DE10205703A1 - Pneumatisch gesteuerter Dämpfer - Google Patents
Pneumatisch gesteuerter DämpferInfo
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Abstract
Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) ist offenbart, der folgendes aufweist: einen elastischen Verbinder (16), der zwischen und an einem Halteelement (12) und einem Massenelement (20) angeordnet und gesichert ist zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement und der teilweise eine Arbeitsluftkammer (64) definiert, die von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist; einen Luftdurchgang (28), der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und ein statisches Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94), das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische elastische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen
Schwingungsdämpfer, die an einen Gegenstand zum Dämpfen einer
Schwingung eines Gegenstands anbringbar sind, und insbesondere
einen pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer, der einen
neuen Aufbau hat und dessen Schwingungsdämpfungscharakteristiken
durch Verwenden von einem pneumatischen Druck einstellbar sind,
so dass der Schwingungsdämpfer eine Schwingungsdämpfungswirkung
entsprechend einer zu dämpfenden Schwingung ausführt.
Ein dynamischer Dämpfer der passiven Bauart ist als eine
Einrichtung zum Dämpfen einer an einem Gegenstand aufgeprägten
Schwingung bekannt, der schwingfähig ist, wie z. B. eine
Karosserie eines Automobils. Der dynamische Dämpfer der
Passivbauart hat im Allgemeinen ein Halteelement, das an dem
Gegenstand anbringbar ist, und ein Massenelement, das über ein
elastisches Stützelement so verbunden ist, so dass das
Massenelement elastisch durch das Halteelement gestützt ist. In
der Vergangenheit wurden pneumatisch betriebene aktive
Schwingungsdämpfer mit dem Ziel vorgeschlagen, eine verbesserte
Dämpfungswirkung zu erhalten. Ein bekanntes Beispiel eines
derartigen pneumatisch betriebenen aktiven Schwingungsdämpfers
ist in JP-A-10-169705 offenbart, wobei eine Arbeitsluftkammer
ausgebildet ist, um eine Oszillationskraft auf das Massenelement
auf der Grundlage einer Änderung eines Luftdrucks innerhalb der
Arbeitsluftkammer aufzubringen, so dass das Massenelement
positiv oszilliert wird, um eine Oszillationskraft zu erzeugen,
die an dem Gegenstand wirkt, um die auf dem Gegenstand
aufgebrachte Schwingung zu versetzen (offset) oder aktiv zu
dämpfen.
Wie nach dem Stand der Technik gut bekannt ist, bilden das
Massenelement und das elastische Stützelement ein einzelnes
Schwingungssystem, das als ein Sekundärschwingungssystem
bezüglich des Gegenstands dient, das als ein
Primärschwingungssystem dient. Um eine hervorragende
Schwingungsdämpfungswirkung zu erhalten, können diese
herkömmlichen Schwingungsdämpfer der Passivbauart und der
Aktivbauart vorteilhaft eine Resonanz von ihren
Schwingungssystemen einsetzen, die durch das Massenelement und
das elastische Stützelement gebildet sind. Aus diesem Grund ist
es wünschenswert, eine Eigenfrequenz des Schwingungssystems auf
ein Frequenzband (einen Frequenzbereich) der Schwingung
abzustimmen, die gedämpft werden soll.
Jedoch können derartige herkömmliche Schwingungsdämpfer der
Passivbauart und der Aktivbauart unter einem ihnen eigenen
Problem leiden. Da nämlich die Eigenfrequenz des
Schwingungssystems, das aus dem Massenelement und dem
elastischen Stützelement gebildet ist, feststehend durch eine
Masse des Massenelements und eine Federkonstante des elastischen
Stützelements festgelegt ist, ist es wahrscheinlich, dass die
Eigenfrequenz des Schwingungssystems von dem Frequenzband (dem
Frequenzbereich) der Schwingung abweicht, die gedämpft werden
soll, wenn die Schwingung, die gedämpft werden soll, variiert.
Somit führen die herkömmlichen Schwingungsdämpfer nicht
unbedingt eine hervorragende Schwingungswirkung bezüglich
Schwingungen mit einer Vielzahl von Frequenzbändern
(Frequenzbereichen) oder über einen breiten Frequenzbereich
durch.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Schwingungsdämpfer
zu schaffen, der einen neuen Aufbau hat und dessen
Schwingungsdämpfungscharakteristiken steuerbar sind und der in
Lage ist, eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung
bezüglich Schwingungen mit einer Vielzahl von Frequenzbändern
oder einen breiten Frequenzbereich auszuführen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Schwingungsdämpfer zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat
und eine kompakte Größe hat und der einen Bedarf des Einbaus
eines besonderen Betätigungsgliedes in diesem beseitigt.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann gemäß den folgenden
Ausführungsformen der Erfindung gelöst werden, von denen jede
wie die beigefügten Ansprüche numeriert ist und von einer
anderen Ausführungsform oder anderen Ausführungsformen abhängt,
wenn dies geeignet ist, um mögliche Kombinationen von Elementen
oder technischer Merkmale der Erfindung anzudeuten. Es ist
verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die
folgenden Ausführungsformen oder Kombinationen von technischen
Merkmalen zu beschränken ist, sondern dass sie auf der Grundlage
eines Prinzips der vorliegenden Erfindung betrachtet werden kann
oder durch den Fachmann im Lichte der Offenbarung der gesamten
Beschreibung und der Zeichnungen betrachtet werden kann.
(1) Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) zum
Dämpfen einer Schwingung eines Gegenstandes (36) als ein
Primärschwingungssystem, wobei der Schwingungsdämpfer folgendes
aufweist:
- a) ein Halteelement, das geeignet ist, um an den Gegenstand befestigt zu werden;
- b) ein Massenelement, das von dem Halteelement beabstandet angeordnet und relativ zu dem Halteelement versetzbar ist;
- c) einen elastischen Verbinder der an dem Halteelement und dem Massenelement zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement so gesichert ist, dass der elastische Verbinder und das Massenelement zusammenwirken, um ein Sekundärschwingungssystem auszubilden;
- d) eine Arbeitsluftkammer, die teilweise durch den elastischen Verbinder definiert ist und von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist;
- e) einen Luftdurchgang, der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und
- f) ein statisches Druckeinstellsystem, das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.
Bei dem pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer, der gemäß
dieser Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, wird der
Luftdruck in der Arbeitsluftkammer statisch geändert, um die
Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu ändern.
Dadurch wird es möglich, eine Eigenfrequenz eines
Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers zu ändern, der aus
dem Massenelement als eine Massenkomponente und dem elastischen
Verbinder als eine Federkomponente aufgebaut ist, und das als
das Sekundärschwingungssystem dient. Genauer gesagt kann der
Schwingungsdämpfer beispielsweise so angeordnet sein, dass ein
Betrag einer statischen elastischen Verformung des elastischen
Verbinders geringer ausgeführt ist, wenn der Druck der Luft in
der Arbeitsluftkammer näher an dem atmosphärischen Druck
ausgeführt wird, was eine weiche Federcharakteristik des
elastischen Verbinders ergibt. Somit wird die Eigenfrequenz des
Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers beispielsweise auf
niedriges Frequenzband abgestimmt. Der Schwingungsdämpfer dieser
Ausführungsform der Erfindung ist nämlich in der Lage, einen
statischen Luftdruck in der Arbeitsluftkammer zu steuern, wobei
es möglich wird, die Eigenfrequenz des Schwingungssystems, das
aus dem Massenelement und dem elastischen Verbinder aufgebaut
ist, abzustimmen oder zu ändern, um einer Frequenz der zu
dämpfenden Frequenz zu entsprechen, auch für den Fall, wenn die
Frequenz der zu dämpfenden Schwingung variiert. Somit ist der
Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der
Lage, eine hervorragende passive oder aktive
Schwingungsdämpfungswirkung mit der Unterstützung einer Resonanz
des Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers (insbesondere des
Sekundärschwingungssystems) auszuführen.
Des weiteren kann die Federcharakteristik des elastischen
Verbinder gemäß einem im Wesentlichen statischen Druckwert
geeignet geändert oder festgelegt werden, der auf die
Arbeitsluftkammer aufgebracht wird. Diese Anordnung macht es
möglich, die Federcharakteristik des elastischen Verbinder
geeignet einzustellen, um der Änderung der Frequenz der zu
dämpfenden Schwingung zu entsprechen. Daher ist der
Schwingungsdämpfer der vorliegenden Ausführungsform der
Erfindung in der Lage, wirksam eine hervorragende
Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich einer Eingangsschwingung
in einer Vielzahl von Frequenzbändern oder über einen breiten
Frequenzbereich auf Grund der Resonanzwirkung des
Schwingungssystems auszuführen, das aus dem Massenelement und
dem elastischen Verbinder aufgebaut ist.
Es ist anzumerken, dass der Ausdruck "im Wesentlichen statische
elastische Verformung" des elastischen Verbinder als ein Zustand
der elastischen Verformung des elastischen Verbinders zu
verstehen ist, bei dem der elastische Verbinder in einem im
Wesentlichen konstanten Verhalten gehalten werden kann,
vorausgesetzt, dass keine dynamischen oder periodische Änderung
des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer berücksichtigt wird, die
mittels eines anderen Systems, wie z. B. einem später
beschriebenen dynamischen Druckeinstellsystem induziert wird.
Beispielsweise gibt es einen Fall, bei dem der elastische
Verbinder seiner elastischen Verformung ausgesetzt ist, deren
Betrag geringfügig kontinuierlich variiert und die Schwingung
mit dem Betrag der elastischen Verformung des elastischen
Verbinders klein genug ist, um bezüglich eines Betrags des
Oszillationsversatzes des elastischen Verbinders zu
vernachlässigen, der auf ein Aufbringen einer Schwingungslast
auf den Schwingungsdämpfer oder auf ein Aufbringen einer aktiven
dynamischen oder periodischen Luftdruckänderung auf die
Luftdruckkammer mittels des dynamischen Druckeinstellsystems
induziert wird. Für diesen Fall braucht eine geringfügige
Abweichung des Betrags der elastischen Verformung des
elastischen Verbinders nicht berücksichtigt werden, so dass
angenommen werden kann, dass der elastische Verbinder im
Wesentlichen einer statischen elastischen Verformung ausgesetzt
ist. Des weiteren ist das statische Druckeinstellsystem des
Schwingungsdämpfers dieser Ausführungsform der Erfindung in der
Lage, den elastischen Verbinder auf eine Vielzahl von Zuständen
seiner im Wesentlichen statischen elastischen Verformung
einschließlich seines Ausgangszustands durch Aufbringen im
Wesentlichen statischen Luftdrucks verschiedener Niveaus auf die
Luftdruckkammer zu bringen. In dieser Hinsicht schließt der im
Wesentlichen statische Luftdruck, der auf die Arbeitsluftkammer
aufgebracht wird, eine dynamische oder periodische
Luftdruckänderung bei einer beträchtlich hohen Frequenz im
Vergleich mit den Frequenzen der zu dämpfenden Schwingung und
den Frequenzen der dynamischen Luftdruckänderung ein, die auf
die Arbeitsluftkammer mittels des dynamischen
Druckeinstellsystems aufgebracht wird. Wenn nämlich eine
derartige dynamische Luftdruckänderung mit der beträchtlich
hohen Frequenz auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird, kann
der elastische Verbinder gemäß der dynamischen oder periodischen
Luftdruckänderung, die in die Arbeitsluftkammer eingeführt wird,
nicht elastisch verformt werden, was die im Wesentlichen
statische elastische Verformung des elastischen Verbinders
ergibt. Für den Fall, dass das statische Druckeinstellsystem
betrieben wird, um die dynamische Luftdruckänderung mit der
beträchtlich hohen Frequenz auf die Arbeitsluftkammer
aufzubringen, wie es vorstehend beschrieben ist, ist es des
weiteren möglich, das Niveau des im Wesentlichen statischen
Luftdrucks, der auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird,
anders gesagt die Federcharakteristik des elastischen Verbinders
beispielsweise geeignetes Einstellen eines
Einschaltdauerverhältnisses der dynamischen oder der
Luftdruckänderung einzustellen. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform (1) der Erfindung wird der Luftdruck in der
Arbeitsluftkammer im Wesentlichen statisch eingestellt, um eine
statische Änderung der Federcharakteristik des elastischen
Verbinders zu gestatten. Dieser Luftdruck in der
Arbeitsluftkammer kann statisch durch abwechselndes Aussetzen
oder Verbinden der Arbeitsluftkamrner mit der Atmosphäre und
einem negativen oder positiven Druck mit einem gegebenen
konstanten Wert eingestellt werden, oder alternativ durch Ändern
des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer aus einer Vielzahl von
gegebenen verschiedenen Druckwerten oder aus geeigneten
Druckwerten, die aus sich kontinuierlich ändernden Druckwerten
ausgewählt sind. Ein Werkstoff für den elastischen Verbinder,
der bei dem Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der
Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise aus einer Gruppe
bestehend aus verschiedenen Arten von bekannten
Gummiwerkstoffen, Elastomeren, Mehrkomponentenwerkstoffen
bestehend aus einem Gummiwerkstoff und einem Segeltuch (canvas)
oder einem synthetischen Harzwerkstoff ausgebildet werden. Die
Gestalt, die Abmessung und der Werkstoff des elastischen
Verbinders kann vorteilhaft unter Berücksichtigung einer
erforderlichen Charakteristik des elastischen Verbinders und der
Gestaltung des Halteelements und des Massenelements ermittelt
werden.
(2) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der
vorstehend genannten Ausführungsform (1) ist vorgesehen, wobei
das statische Druckeinstellsystem betriebsfähig ist, um den
Luftdruck in der Arbeitsluftkammer durch Aufbringen eines im
Wesentlichen statischen Luftdrucks mit einem Luftdruck zu
ändern, der aus einem vorbestimmten Bereich gemäß einer Frequenz
der zu dämpfenden Schwingung ausgewählt ist, so dass die
Federcharakteristik des elastischen Verbinders härter wird, wenn
eine Frequenz der zu dämpfenden Schwingung höher wird. Gemäß
dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine Eigenfrequenz des
Sekundärschwingungssystems, insbesondere eines
Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers höher ausgeführt,
wenn die Frequenz der zu dämpfenden Schwingung höher wird. Somit
ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung
in der Lage, eine hervorragende aktive oder passive
Schwingungsdämpfungswirkung mit der Unterstützung einer
Resonanzwirkung des Sekundärschwingungssystems auszuführen.
Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der
vorstehend genannten Ausführungsform (1) oder (2) ist
vorgesehen, wobei das statische Druckeinstellsystem
betriebsfähig ist, um auf die Arbeitsluftkammer einen im
wesentlichen statischen Luftdruck aufzubringen, dessen Wert
zwischen oder aus der Menge von vorbestimmten verschiedenen
statischen Druckwerten gemäß einer Änderung einer Frequenz der
zu dämpfenden Schwingung geändert wird, so dass die
Federcharakteristik des elastischen Verbinders allmählich
geändert wird. Bei dem gemäß dieser Ausführungsform der
Erfindung aufgebauten Schwingungsdämpfer kann die Eigenfrequenz
des Schwingungssystems mit einer hohen Genauigkeit geändert
werden, um der Änderung der Frequenz der Schwingung zu folgen,
die gedämpft werden soll. Somit ist der Schwingungsdämpfer
dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, eine hohe
Schwingungsdämpfungswirkung durch wirksames Einsetzen der
Resonanz seines Schwingungssystems (insbesondere des
Sekundärschwingungssystems) auszuführen.
(4) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer
der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(3) des weiteren
mit zumindest einem Anstoßvorsprung ist vorgesehen, der an einer
inneren Fläche der Arbeitsluftkamrner ausgebildet ist, so dass
der zumindest eine Anstoßvorsprung zumindest von einem in
Richtung eines anderen von dem elastischen Verbinder und dem
Anstoßabschnitt der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer
vorsteht, wobei die Arbeitsluftkammer dem elastischen Verbinder
gegenüber liegt, wobei das statische Druckeinstellsystem
betriebsfähig ist, um den Luftdruck in der Arbeitsluftkammer so
einzustellen, dass der Anstoßvorsprung in Anstoßberührung mit
dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren
Fläche der Arbeitsluftkammer zum Aufbringen einer
Beschränkungskraft auf den elastischen Verbinder gebracht wird.
Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der
Erfindung kann der zumindest eine Anstoßvorsprung abwechselnd in
zwei Betriebszustände gebracht werden, nämlich einen
Anstoßzustand, bei dem der Anstoßvorsprung in Anstoßberührung
mit dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der
inneren Fläche der Arbeitsluftkammer gehalten ist, oder einem
nicht Anstoßzustand, bei dem Anstoßvorsprung von dem elastischen
Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der
Arbeitsluftkammer beabstandet ist, wobei dadurch beispielsweise
alternativ bzw. abwechselnd ein beschränkter oder ein nicht
beschränkter Zustand des elastischen Verbinders vorgesehen wird.
Diese Anordnung macht es möglich, die Federcharakteristik des
elastischen Verbinders mit einer hohen Stabilität in hohem Maße
und deutlich zu ändern.
Der Anstoßvorsprung kann so angeordnet sein, dass der
Anstoßvorsprung in Anstoßberührung mit dem elastischen Verbinder
oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der
Arbeitsluftkammer mit einer Berührungsfläche gebracht wird, die
sich mit einer Erhöhung des Betrags der elastischen Verformung
des elastischen Verbinders allmählich erhöht. Diese Anordnung
ermöglicht, die Federcharakteristik des elastischen Verbinders
durch allmähliches Erhöhen der Beschränkungskraft allmählich zu
ändern, die auf den elastischen Verbinder beispielsweise durch
den Anstoßvorsprung aufgebracht wird. Vorzugsweise ist der
Anstoßvorsprung koaxial oder konzentrisch mit dem elastischen
Verbinder angeordnet und erstreckt sich kontinuierlich oder
nicht kontinuierlich an einer elastischen Zentralachse des
elastischen Verbinders, um in einer im Wesentlichen ringförmigen
Gestalt ausgebildet zu sein. Das gestattet, dass der elastische
Verbinder mit einer hohen Stabilität elastisch verformt wird,
wenn der Anstoßvorsprung an seinem. Anstoßzustand gehalten ist,
wodurch der elastische Verbinder seine gewünschte
Federcharakteristik mit einer hohen Stabilität ausführt.
(5) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer
der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(4) ist
vorgesehen, wobei das Halteelement und das Massenelement
gegenüberliegen und voneinander in einer
Schwingungseingangsrichtung beabstandet sind, in welche der
Schwingungsdämpfer primär eine zu dämpfende Schwingungslast
aufnimmt, wobei der elastische Verbinder einen elastischen
Verbindungskörper aufweist, der sich von dem Halteelement in
eine Richtung senkrecht zu der Schwingungseingangsrichtung
erstreckt und an einem äußeren Umfangsabschnitt davon mit dem
Massenelement verbunden ist, so dass der elastische
Verbindungskörper primär einer Scherverformung davon bei einer
Versetzung bzw. Verschiebung des Massenelements in
Schwingungseingangsrichtung ausgesetzt ist, und wobei die
Arbeitsluftkammer zwischen einer Fläche des Massenelements und
einer Fläche des elastischen Verbindungskörpers gelegen ist, die
der Fläche des Massenelements in Schwingungseingangsrichtung
gegenüberliegt. Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung ist der elastische
Verbindungskörper in dem Schwingungsdämpfer so angeordnet, dass
seine elastische Hauptachse mit der Schwingungseingangsrichtung
übereinstimmt, in die die zu dämpfende Schwingungslast
aufgebracht, wobei dadurch ein Federverhältnis des elastischen
Verbindungskörpers erhöht wird. Diese Anordnung ermöglicht eine
stabile Oszillation des Massenelements in
Schwingungseingangsrichtung, so dass der Schwingungsdämpfer
dieser Ausführungsform der Erfindung eine gewünschte
Schwingungsdämpfungswirkung mit einer hohen Stabilität ausführt.
(6) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer
der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(5) ist
vorgesehen, wobei der Luftdurchgang durch das Halteelement
ausgebildet ist. Diese Anordnung ermöglicht es, den
Luftdurchgang zum Aufbringen eines geeigneten Luftdrucks auf die
Arbeitsluftkammer durch das Haltelement mit einem einfachen
Aufbau und mit der wirksamen Verwendung des Halteelements fest
auszubilden.
(7) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer
der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(6) ist
vorgesehen, wobei der Schwingungsdämpfer auf einen
Schwingungsdämpfer für ein Automobil angewendet ist, und eine
Eigenfrequenz des Sekundärschwingungssystems, das aus dem
elastischen Verbinder und dem Massenelement gebildet ist, auf
ein niedriges Frequenzband entsprechend einer
Verbrennungsmotorleerlaufschwingung abgestimmt ist, wenn das
statische Druckeinstellsystem wirkt, um einen atmosphärischen
Druck (Umgebungsdruck) auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen,
und auf ein hohes Frequenzband entsprechend Dröhngeräuschen
abgestimmt ist, wenn das statische Druckeinstellsystem wirkt, um
einen statischen Luftdruck auf die Arbeitsluftkammer
aufzubringen, der sich von dem atmosphärischen Druck
(Umgebungsdruck) unterscheidet. Der Schwingungsdämpfer gemäß
dieser Ausführungsform der Erfindung ist in der Lage, eine
hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich sowohl der
Leerlaufschwingung, die während einer Leerlaufbedingung des
Fahrzeugs gedämpft werden soll, als auch bezüglich
Dröhngeräuschen, die bei einer Fahrbedingung des Fahrzeugs
gedämpft werden sollen, auszuführen.
(8) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer
der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(7) des weiteren
mit einem dynamischen Druckeinstellsystem ist vorgesehen, das
betriebsfähig ist, eine dynamische oder periodische
Luftdruckänderung mit einer Frequenz entsprechend einer Frequenz
der Schwingung auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen, die
gedämpft werden soll, um das Massenelement aktiv zu oszillieren.
Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der
Erfindung kann das Massenelement aktiv oder positiv bei der
Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung
durch dynamisches Ändern des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer
bei der Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden
Schwingung oszilliert werden. Als Folge wirkt die
Oszillationsbewegung des Massenelements, um die zu dämpfende
Schwingung, die an dem Gegenstand wirkt, zu versetzen (offset)
oder positiv zu dämpfen. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser
Ausführungsform der Erfindung in der Lage, eine aktive
Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich einer zu dämpfenden
Schwingung wirksam auszuführen.
Es ist anzumerken, dass der pneumatisch gesteuerte
Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der
Lage ist, die Eigenfrequenz seines Schwingungssystems
einschließlich des Massenelements (insbesondere das
Sekundärschwingungssystem) durch Verwendung des statischen
Druckeinstellsystems zu ändern, so dass sie der Frequenz der zu
dämpfenden Schwingung entspricht. Das heißt, dass der
Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform in der Lage ist, eine
Oszillationsbewegung des Massenelements bei einer Vielzahl von
Frequenzbändern oder über einen breiten Frequenzbereich mittels
des dynamischen Druckeinstellsystems mit der Unterstützung der
Resonanzwirkung des Schwingungssystems zu erzeugen. Somit ist
der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in
der Lage, die aktive Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der
Vielzahl von Frequenzbändern oder über einen breiten
Frequenzbereich auszuführen.
Das dynamische Druckeinstellsystem kann wirksam durch
abwechselndes Verbinden der Luftdruckkammer mit zwei externen
Luftquellen mit verschiedenen Druckwerten bei einer Frequenz
entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung
ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Atmosphäre (Umgebung)
als eine der zwei Luftquellen verwendet, wobei somit der Aufbau
des dynamischen Druckeinstellsystems vereinfacht wird.
(9) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform (8) ist vorgesehen,
wobei die durch das dynamische Druckeinstellsystem erzeugte
dynamische Luftdruckänderung auf die Arbeitsluftkammer gemeinsam
mit einer durch das statische Druckeinstellsystem erzeugte
statische Luftdruckänderung auf die Arbeitsluftkammer
aufgebracht wird. Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung kann sowohl die dynamische
Luftdruckänderung als auch die statische Luftdruckänderung auf
die Arbeitsluftkammer durch den gleichen Luftdurchgang
aufgebracht werden, wobei somit der Aufbau eines
Luftberührungssystems einschließlich des Luftdurchgangs
vereinfacht wird. Vorzugsweise verwenden das statische und das
dynamische Luftdruckeinstellsystem zumindest eine gleiche
Luftquelle gemeinsam, wobei somit das Gesamtluftberohrungssystem
einschließlich ihrer Luftquellen vereinfacht wird.
(10) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der
vorstehend genannten Ausführungsform (8) oder (9) ist
vorgesehen, wobei das dynamische Druckeinstellsystem ein erstes
Schaltventil, das zum abwechselnden Verbinden der
Arbeitsluftkammer mit einer Vakuumquelle und der Atmosphäre
(Umgebung) bei einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu
dämpfenden Schwingung betreibbar ist, und ein erstes
Einschaltdauerverhältniseinstellsystem aufweist, das zum
Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses eines Steuersignals
betreibbar ist, das auf das erste Schaltventil gemäß der zu
dämpfenden Schwingung aufgebracht ist, wobei das erste
Einschaltdauerverhältniseinstellsystem ein Verhältnis einer Zeit
der Verbindung der Arbeitsluftkammer mit der Vakuumquelle auf
eine Zeitdauer eines Schaltbetriebs des ersten Schaltventils
ändert, um eine Amplitude der dynamischen Luftdruckänderung mit
der Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden
Schwingung einzustellen, die auf die Arbeitsluftkammer
aufgebracht wird. Der Schwingungsdämpfer gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung ist in der Lage, auf die
Arbeitsluftkammer die dynamische oder periodische
Luftdruckänderung aufzubringen, deren Frequenz und Amplitude
einfach und fortschrittlich gesteuert werden, um denjenigen der
zu dämpfenden Schwingung zu entsprechen. Somit ist der
Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform in der Lage, eine
weitergehend verbesserte aktive Schwingungsdämpfungswirkung
bezüglich der zu dämpfenden Schwingung auszuführen.
Die vorstehend genannte Aufgabe, Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen entnehmbar, in welchen ähnliche Bezugszeichen
ähnliche Elemente bezeichnen.
Fig. 1 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt eines
pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer in der Gestalt eines
aktiven Schwingungsdämpfers, der gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, wobei sich der
aktive Schwingungsdämpfer in einem. Nichtbetriebszustand
befindet;
Fig. 2 ist eine Grafik, die zum Erklären eines Beispiels einer
Art der statischen Drucksteuerung bei dem aktiven
Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 3 ist eine Grafik, die zum Erklären eines weiteren
Beispiels einer Art der statischen Drucksteuerung bei dem
aktiven Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 4 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt des aktiven
Schwingungsdämpfers von Fig. 1, wobei der aktive
Schwingungsdämpfer sich in einem anderen Betriebszustand
befindet;
Fig. 5 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt des aktiven
Schwingungsdämpfers von Fig. 1, wobei sich der aktive
Schwingungsdämpfer noch in einem anderen Betriebszustand
befindet;
Fig. 6 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung
zwischen einem statischen negativen Druck (einem statischen
Unterdruck) in einer Arbeitsluftkammer und einer
Resonanzfrequenz eines Schwingungssystems bei dem aktiven
Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 7 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung
zwischen dem statischen negativen Druck (dem statischen
Unterdruck) in der Arbeitsluftkammer und einer Frequenz einer
maximalen Oszillationskraft bei dem aktiven Schwingungsdämpfer
von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 8 ist eine Grafik, die zum Erklären eines Beispiels einer
Art der Steuerung der aktiven Dämpfungscharakteristik des
aktiven Schwingungsdämpfers von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 9 ist eine Grafik, die zum Erklären eines Beispiels einer
Art der Steuerung der Oszillationskraft des aktiven
Schwingungsdämpfers von Fig. 1 geeignet ist;
Fig. 10 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt eines
pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer in der Gestalt eines
passiven Schwingungsdämpfers, der gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, wobei sich der
passive Schwingungsdämpfer in einem seiner Betriebszustände
befindet;
Fig. 11 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt des
passiven Schwingungsdämpfers von Fig. 10, wobei der passive
Schwingungsdämpfer sich in dem anderen von seinen
Betriebszuständen befindet;
Fig. 12 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung
zwischen einem statischen negativen Druck (einem statischen
Unterdruck) in einer Arbeitsluftkammer und einer
Resonanzfrequenz eines Schwingungssystems bei dem passiven
Schwingungsdämpfer von Fig. 10 geeignet ist; und
Fig. 13 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung
zwischen einem statischen negativen Druck (einem statischen
Unterdruck) in der Arbeitsluftkammer und einer Frequenz einer
maximalen Oszillationskraft bei dem passiven Schwingungsdämpfer
von Fig. 10 geeignet ist, wobei der passive Schwingungsdämpfer
als ein aktiver Schwingungsdämpfer angewandt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein aktiver Schwingungsdämpfer
10 für ein Automobil schematisch gezeigt, der gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel eines pneumatisch gesteuerten
Schwingungsdämpfers der Erfindung aufgebaut ist, gemeinsam mit
einem Antriebssystem, das zum Antreiben des aktiven
Schwingungsdämpfers 10 verwendet wird. Der aktive
Schwingungsdämpfer 10 hat ein Halteelement 12 und ein
Massenelement 14, die beide aus Metallwerkstoffen bestehen, und
einen elastischen Verbinder in der Gestalt eines elastischen
Verbindungskörpers 16, der aus einem Gummiwerkstoff besteht. Der
elastische Verbindungskörper 16 ist an dem Halteelement 12 und
dem Massenelement 14 gesichert und verbindet diese elastisch, so
dass das Massenelement 14 elastisch durch das Halteelement 12
über den elastischen Verbindungskörper 16 gestützt ist. Das
Halteelement 12 und das Massenelement 14 sind relativ zueinander
in eine vertikale Richtung versetzbar, wie Fig. 1 entnehmbar
ist, in die eine primäre Schwingungslast, die gedämpft werden
soll, durch den vorliegenden aktiven Schwingungsdämpfer 10 auf
diesen aufgebracht worden ist.
Genauer gesagt hat das Halteelement 10 ein Körperelement 18 und
eine Befestigungsplatte 20, die beide aus steifen
beziehungsweise starren Metallwerkstoffen bestehen, wie zum
Beispiel Stahl, und aneinander mittels Schrauben befestigt sind.
Das Körperelement 18 ist insgesamt ein dickwandiges Element in
einer umgekehrten Bechergestalt. Das Körperelement 18 hat ein
abgeschrägtes beziehungsweise ein konisches Profil und einen
Zentraleinschnitt 22, der an seiner Bodenfläche offen ist, wie
Fig. 1 entnehmbar ist. Das Körperelement 18 hat des weiteren
einen rohrförmigen Anschluss 26, der einstückig an einem
Zentralabschnitt einer oberen Wand 24 des Körperelements 18
ausgebildet ist, so dass er sich entlang einer Zentralachse des
Körperelements 18 nach unten erstreckt. Dieser Anschluss 26 hat
eine Bohrung, deren axial oberes Ende an einer oberen Fläche der
Oberseitenwand 24 offen ist, wobei er dadurch als ein
Luftdurchgang 28 dient.
Die Befestigungsplatte 20 ist ein im Wesentlichen ringförmiges
plattenförmiges Element, das einen zentralen ringförmigen
Plattenabschnitt 32 und eine Vielzahl von
Befestigungsplattenabschnitten 34 aufweist, die einstückig an
jeweiligen Umfangsabschnitten eines äußeren Umfangs des
zentralen ringförmigen Plattenabschnitts 32 ausgebildet sind, um
sich radial nach außen zu erstrecken. Die Befestigungsplatte 20
ist fest an dem Körperelement 18 befestigt, wobei ihr zentraler
ringförmiger Plattenabschnitt 32 über die Bodenfläche des
Körperelements 18 gelegt ist und an dieser mittels einer
Vielzahl von Schrauben 30 befestigt ist, so dass sich die
Befestigungsplatte 20 in eine radiale Richtung senkrecht zu der
Zentralachse des Körperelements 18 erstreckt. Jeder von den
Befestigungsplattenabschnitten 34 ist axial nach unten an seinem
radial mittleren Abschnitt gebogen, wie Fig. 1 entnehmbar ist,
so dass der Befestigungsplattenabschnitt 34 axial nach unten von
dem zentralen ringförmigen Plattenabschnitt 32 um einen
gegebenen axialen Abstand vorsteht. Der
Befestigungsplattenabschnitt 34 ist über einen Gegenstand
gesetzt, auf den eine zu dämpfende Schwingung aufgeprägt ist,
nämlich ein Schwingelement 36 des Fahrzeugs, wie zum Beispiel
eine Karosserie des Fahrzeugs bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel, und ist an dem Schwingelement 36 mittels
Befestigungsschrauben 40 befestigt, die sich durch
Befestigungslöcher 38 erstrecken, die durch einen jeweiligen
Befestigungsplattenabschnitt 34 ausgebildet sind. Das heißt,
dass das Halteelement 12 fest mit dem Schwingelement 36
befestigt ist, wobei seine Befestigungsplatte 20 mit dem
Schwingelement 36 verschraubt ist, wie vorstehend beschrieben
ist.
Der zentrale ringförmige Plattenabschnitt 32 der
Befestigungsplatte 20 hat ein zentrales Durchgangsloch 41. Wie
in Fig. 1 gezeigt ist, gestattet die Existenz des zentralen
Durchgangslochs 41, dass sich eine externe Luftleitung 43 durch
den Zentraleinschnitt 22 des Körperelements 18 erstreckt und mit
dem Anschluss 26 in Verbindung steht, der von der Oberseitenwand
24 des Körperelements 18 vorsteht.
Andererseits ist das Massenelement 14 ein im Wesentlichen
kreisförmiges blockartiges Element oder ein im Wesentlichen
kreisförmiges dickwandiges plattenförmiges Element in seiner
Gesamtheit und besteht aus einem Werkstoff mit einer hohen Masse
(Dichte), wie zum Beispiel Stahl. Das Massenelement 14 hat einen
Durchmesser, der ausreichend größer als die Außendurchmesser des
Körperelements 18 und der Befestigungsplatte 20 des
Halteelements 12 ausgeführt ist. Das Massenelement 14 ist
koaxial mit dem Halteelement 12 mit geeigneter radialer
Beabstandung dazwischen und horizontaler Position angeordnet.
Eine obere Fläche 42 des Massenelements 14 ist flach ausgeführt,
während eine untere Fläche des Massenelements 14 einen
Anstoßabschnitt in der Gestalt eines Einschnitts 44 großen
Durchmessers mit einer im Wesentlichen umgekehrten flachen
Mörsergestalt.
Genauer gesagt hat der Einschnitt 44 großen Durchmessers eine
innere Fläche, die sich radial nach außen von seinem
Bodenabschnitt in Richtung seines offenen Endabschnitts
erstreckt. Des weiteren variiert ein Gradient (eine Steigung)
der inneren Fläche des Einschnitts 44 großen Durchmessers
bezüglich einer Zentralachse des Massenelements 14 in axiale
Richtung, so dass die innere Fläche geringfügig nach innen an
ihrem axial mittleren Abschnitt vorsteht, wie in Fig. 1 gezeigt
ist. Der Einschnitt 44 großen Durchmessers bildet an dem äußeren
Umfang seines Abschnitts offenen Endes einen ringförmigen
Anstoßvorsprung 45, der in Richtung des elastischen
Verbindungskörpers 16 vorsteht. Dieser ringförmige
Anstoßvorsprung 45 wird in Anstoßberührung mit dem elastischen
Verbindungskörper 16 gebracht, wenn eine Arbeitsluftkammer 60
einem gegebenen negativen Druck (Unterdruck) ausgesetzt wird,
was später beschrieben wird, um dadurch eine Beschränkungskraft
auf den elastischen Verbindungskörper 16 aufzubringen.
Das Massenelement 14 hat einen Befestigungsausschnitt 48, der an
seinem axial unteren Umfangsabschnitt ausgebildet ist und sich
in seine Umfangsrichtung über seinen gesamten Umfang erstreckt,
wie Fig. 1 entnehmbar ist. Der Befestigungsausschnitt 48 ist
radial nach außen von dem Einschnitt 44 großen Durchmessers
angeordnet, um angrenzend an den Abschnitt offenen Endes des
Einschnitts 44 großen Durchmessers zu sein.
Der elastische Verbindungskörper 16 ist zwischen dem
Halteelement 12 und dem Massenelement 14 angeordnet, die koaxial
zueinander mit einer gegebenen axialen Beabstandung dazwischen
angeordnet sind. Der elastische Verbindungskörper 16 hat
insgesamt eine im Wesentlichen dickwandige Ringplattengestalt.
Der elastische Verbindungskörper 16 ist ebenso koaxial mir dem
Halteelement 12 und dem Massenelement 14 angeordnet, um sich
radial nach außen zu erstrecken. Die Wanddicke des elastischen
Verbindungskörpers 16 verringert sich allmählich mit einer
Erhöhung eines Radialabstands von seiner Zentralachse. Der
elastische Verbindungskörper 16 erstreckt sich radial nach außen
mit einem geringen Gradienten (einer geringen Steigung)
bezüglich seiner Zentralachse, so dass sich der elastische
Verbindungskörper 16 radial nach außen und axial nach oben in
seiner freien Bedingung erstreckt, bei der keine Last auf den
elastischen Verbindungskörper 16 aufgebracht ist. Bei dieser
Anordnung hat der elastische Verbindungskörper 16 sein
elastisches Zentrum (seine elastische Mitte), die sich in eine
Durchmesserrichtung davon erstreckt, während er bezüglich einer
Zentralachse davon geringfügig axial nach oben geneigt ist. Der
so ausgebildete elastische Verbindungskörper 16 wird an seiner
inneren Umfangsfläche an einer abgeschrägten (konischen) äußeren
Umfangsfläche 52 des Körperelements 18 des Halteelements 12 bei
dem Prozess der Vulkanisation eines Gummiwerkstoffs zum
Ausbilden des elastischen Verbindungskörpers 16 gesichert. So
erstreckt sich der elastische Verbindungskörper 16 radial nach
außen von dem Körperelement 18. Des weiteren ist der elastische
Verbindungskörper 16 an seiner äußeren Umfangsfläche an einem
Metallverbindungsring 54 mit einer zylindrischen oder
ringförmigen Gestalt großen Durchmessers gesichert und radial
nach außen von dem elastischen Verbindungskörper 16 bei dem
vorstehend genannten Vulkanisationsprozess angeordnet. Es ist
anzumerken, dass die äußere Umfangsfläche des elastischen
Verbindungskörpers 16 fest an dem Verbindungsring 54 über seine
gesamte axiale Länge gesichert ist, und der Verbindungsring 54
eine innere Umfangsfläche 56 hat, deren Durchmesser sich
allmählich in die axial nach oben weisende Richtung verringert,
so dass die innere Umfangsfläche 56 sich im Wesentlichen
parallel zu der abgeschrägten (konischen) äußeren Umfangsfläche
52 des Körperelements 18 mit einer gegebenen radialen
Beabstandung dazwischen erstreckt.
Der Verbindungsring 54 hat einen axial oberen Endabschnitt, der
axial nach oben um einen gegebenen axialen Abstand von dem
elastischen Verbindungskörper 16 vorsteht, wie Fig. 1 entnehmbar
ist. Der axial obere Endabschnitt des Verbindungsrings 54 ist an
den Befestigungsausschnitt 48 des Massenelement 14 in axiale und
radiale Richtungen des Massenelements 14 gepasst. Das
Massenelement 14 hat eine Vielzahl von Durchgangslöchern 58, die
an jeweiligen äußeren Umfangsabschnitten davon ausgebildet sind
und sich von dort hindurch jeweils zum Aufnehmen von
Verbindungsschrauben 62 erstrecken. Andererseits hat der
Verbindungsring 54 eine Vielzahl von Gewindelöchern 60, die an
ihrer oberen Endseite offen sind und an jeweiligen
Umfangsabschnitten entsprechend den Durchgangslöchern 58 des
Massenelements 14 ausgebildet sind. Die Verbindungsschrauben 62,
die sich durch jeweilige Durchgangslöcher 58 erstrecken, sind
jeweils in die Gewindelöcher 60 eingeschraubt, wodurch das
Massenelement 14 und der Verbindungsring 54 fest miteinander
verschraubt sind.
Wenn das Massenelement 14 und der Verbindungsring 54 miteinander
befestigt sind, wie vorstehend beschrieben ist, sind das
Halteelement 12, das Massenelement 14 und der elastische
Verbindungskörper 16 koaxial zueinander angeordnet, während das
Halteelement 12 und das Massenelement 14 elastisch miteinander
über den elastischen Verbindungskörper 16 verbunden sind. Da der
elastische Verbindungskörper 16 sich im Wesentlichen senkrecht
zu einer Zentralachse dieser Elemente 12, 14, 16 erstreckt, die
sich parallel zu der Schwingungseingangsrichtung erstrecken, ist
der elastische Verbindungskörper 16 einer Scherverformung
aufgrund einer Oszillation des Massenelements 14 ausgesetzt.
Unter dieser Bedingung schließt der elastische Verbindungskörper
16 eine Öffnung des Einschnitts 44 großen Durchmessers, der an
der unteren Fläche des Massenelements 14 ausgebildet ist,
fluiddicht ab, wobei dadurch eine geschlossene Arbeitsluftkammer
64 ausgebildet wird, die durch und zwischen dem Massenelement 14
und den elastischen Verbindungskörper 16 definiert ist. Bei
einem Ausgangszustand des aktiven Schwingungsdämpfers 10, wie in
Fig. 1 dargestellt ist, bei dem der elastische Verbindungskörper
16 nur eine statische Last oder ein Gewicht (eine Gewichtskraft)
des Massenelements 14 aufnimmt, erstreckt sich die
Arbeitsluftkammer 64 über einen im Wesentlichen gesamten Bereich
des Einschnitts 44 großen Durchmessers und einen
Zentralabschnitt der oberen Fläche des elastischen
Verbindungskörpers 16, der dem Einschnitt 44 großen Durchmessers
in axiale Richtung gegenüberliegt. Aufgrund der Gestalt des
Einschnitts 44 großen Durchmessers hat die Arbeitsluftkammer 64
eine axiale Dimension (insbesondere eine vertikale Abmessung,
wie Fig. 1 entnehmbar ist), die an ihrem radialen
Zentralabschnitt maximiert ist und sich allmählich mit einer
Erhöhung eines radialen Abstands von ihrem radial zentralen
Abschnitt verringert.
Die Arbeitsluftkammer 64 ist in Fluidverbindung mit dem
Luftdurchgang 28 gehalten, von dem eines von entgegengesetzten
Enden in der oberen Fläche der Oberseitenwand 24 des
Körperelements 18 des Halteelements 12 offen ist. Demgemäß wird
ein geeigneter Luftdruck, der durch die externe Luftleitung 43
aufgebracht wird, in die Arbeitsluftkammer durch den
Luftdurchgang 28 eingeführt.
Unterdessen ist ein Anschlussvorsprung in der Gestalt eines
elastischen Vorsprungs 66 an einer äußere Umfangsfläche der
oberen Fläche der Oberseitenwand 24 des Körperelements 18
gesichert. Der elastische Vorsprung 66 ist nämlich um die
Öffnung des Luftdurchgangs 28 an der oberen Fläche der
Oberseitenwand 24 angeordnet. Dieser elastische Vorsprung 66 ist
in Anstoßberührung mit dem Massenelement 14 gebracht, um dadurch
elastisch einen Betrag eines Versatzes des Massenelements 14 in
Richtung des Halteelements 12 zu beschränken. Des weiteren ist
ein elastischer Anschlagvorsprung 68 an der axial unteren
Endseite des Verbindungsrings 54 gesichert, der mit dem
Massenelement 14 verschraubt ist. Der Anschlagvorsprung 68 ist
in Anstoßberührung mit dem Schwingelement 36 gebracht, um
dadurch einen Betrag eines Versatzes des Massenelements 14 in
Richtung des Schwingelements 36 in Axialrichtung (insbesondere
in die vertikale Richtung, wie Fig. 1 entnehmbar ist) zu
beschränken. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der
elastische Vorsprung 66 und der elastische Anschlagvorsprung 68
einstückig mit dem elastischen Verbindungskörper 16 ausgebildet.
So wird der aktive Schwingungsdämpfer, der wie vorstehend
beschrieben aufgebaut ist, an dem Schwingelement 36 eingebaut,
so dass eine gemeinsame Zentralachse des Halteelements 12, des
Massenelements 14 und des elastischen Verbindungskörpers 16 sich
in vertikale Richtung erstreckt, wie Fig. 1 entnehmbar ist.
Wenn der aktive Schwingungsdämpfer 10 an dem Schwingelement 36
eingebaut ist, wie vorstehend beschrieben ist, ist der Anschluss
26, der in Fluidverbindung mit der Arbeitsluftkammer 64 gehalten
ist, mit einem ersten Schaltventil in der Gestalt eines
dynamischen Druckeinstellventils (D-VSV) 72 über die externe
Leitung 43 verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann das dynamische Druckeinstellventil (D-VSV) 72 aus einem
solenoidbetätigten Dreianschlussschaltventil (3-Wege-Schaltventil)
der Schieber- oder Drehbauart bestehen. Das
dynamische Druckeinstellventil (D-VSV) 72 hat eine
Vakuumposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit einer
Vakuumquelle 74 durch eine erste Abzweigleitung 78 und eine
Atmosphärenposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit
der Atmosphäre (Umgebung) durch eine zweite Abzweigleitung 80.
Des weiteren ist ein zweites Schaltventil in der Form eines
statischen Druckeinstellventils (C-VSV) 70 an einem Abschnitt
der zweiten Abzweigleitung 80 angeordnet, so dass die zweite
Abzweigleitung 80 mit der Atmosphäre (Umgebung) durch das
statische Druckeinstellventil (C-VSV) 70 verbunden ist. In dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das statische
Druckeinstellventil (C-VSV) 70 aus einem solenoidbetätigten
Zweianschlussschaltventil (Zweiwegeschaltventil) der Schieber-
oder Drehbauart bestehen.
Die Vakuumquelle 74 kann durch Verwenden eines negativen Drucks
(Unterdrucks) gebildet sein, der von einem Einlasssystem eines
Verbrennungsmotors des Fahrzeugs beispielsweise verfügbar ist.
In dieser Hinsicht kann ein geeigneter Sammler beziehungsweise
Speicher zum Sammeln beziehungsweise Speichern des negativen
Drucks (Unterdrucks) eingesetzt werden, der von dem
Lufteinlasssystem verfügbar ist, um dadurch den negativen Druck
mit einem stabilisierten Druckwert vorzusehen.
Die Schaltbetriebe des dynamischen Druckeinstellventils 72 und
des statischen Druckeinstellventils 70 werden geeignet durch
einen D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 als ein erstes
Einschaltdauereinstellsystem und einen C-VSV-Antriebsschaltkreis
84 als ein zweites Einschaltdauerverhältniseinstellsystem, so
dass der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer 64 gemäß der zu
dämpfenden Schwingung gesteuert wird. Genauer gesagt sind der D-
VSV-Antriebsschaltkreis 82 und der C-VSV-Antriebsschaltkreis 84
geeignet, um zumindest ein Eingangssignal aufzunehmen, das in
Beziehung zu einer Schwingungsbedingung des Fahrzeugs steht, wie
zum Beispiel ein Verbrennungsmotorzündimpulssignal, ein
Fahrgeschwindigkeitssignal, ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal,
ein Beschleunigungssignal. Auf der Grundlage des aufgenommenen
Steuerungssignal beziehungsweise der aufgenommenen
Steuerungssignale geben der D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 und C-
VSV-Antriebsschaltkreis 84 Steuerungssignale in der Form von
Antriebsströmen auf das dynamische Druckeinstellventil 72 und
das statische Druckeinstellventil 70 aus, um die jeweiligen
Ventile 72,70 geeignet zu betreiben.
Genauer beschrieben nimmt der D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 das
Verbrennungsmotorzündimpulssignal als ein Referenzsignal und
beispielsweise das Verbrennungsmotordrehzahlsignal als ein
Vergleichssignal auf. Der D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 erzeugt
für das dynamische Druckeinstellventil 72 ein Antriebssignal,
das gemäß einem gespeicherten Berechnungsprogramm erhalten wird
oder aus einer vorbestimmten Datenabbildung (Kennfeld) auf der
Grundlage des Verbrennungsmotorzündimpulssignals und des
Verbrennungsmotordrehzahlsignals ausgewählt wird. Das von dem D-
VSV-Antriebsschaltkreis 82 erzeugte und auf das dynamische
Druckeinstellventils 72 aufgebrachte Antriebssignal hat nämlich
eine Frequenz, die im Wesentlichen dem
Verbrennungsmotorzündimpulssignal gleich ist, und eine Phase,
die bezüglich des Verbrennungsmotorzündimpulssignals eingestellt
ist, um der Verbrennungsmotordrehzahl zu entsprechen. Auf das
Aufbringen des Antriebsstroms auf das dynamische
Druckeinstellventils 72 hin wird das dynamische
Druckeinstellventil 72 abwechselnd in der vorstehend genannten
Vakuum- und Atmosphärenposition bei einer Frequenz angeordnet,
die im Wesentlichen derjenigen des
Verbrennungsmotorzündimpulssignals gleich ist, und mit einer
Phase, die derjenigen der Verbrennungsmotordrehzahl entspricht.
Als Folge wird der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer 64
dynamisch gemäß der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors
geändert und wird das Massenelement 14 aktiv oder positiv
aufgrund der elastischen Verformung des elastischen
Verbindungskörpers 16 oszilliert, wobei somit eine gewünschte
Oszillationskraft entsprechend der zu dämpfenden Schwingung
erzeugt wird.
Diese Oszillationskraft, die durch den aktiven
Schwingungsdämpfer 10 erzeugt wird, wird an dem Schwingelement
36, um die zu dämpfende Schwingung, die in das Schwingelement 36
eingeleitet wird, zu versetzen (offset) oder abzuschwächen. So
führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 die aktive
Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der auf das Schwingelement
36 aufgeprägten Schwingung durch.
Andererseits erzeugt der C-VSV-Antriebsschaltkreis 84 für das
statische Druckeinstellventil 70 ein Antriebssignal, das auf der
Grundlage einer Fahrbedingung des Fahrzeugs erhalten wird., die
aus einer Fahrbedingung und einer Leerlaufbedingung auf der
Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ausgewählt wird.
Das statische Druckeinstellventil 70 wird gemäß einem
Antriebssignal so betätigt, dass ein Druck der Luft, sich von
der zweiten Abzweigleitung 82 auf die Arbeitsluftkammer 64
aufgebracht wird, über das dynamische Druckeinstellventils 62
geeignet eingestellt wird. Genauer beschrieben hat das statische
Druckeinstellventil 74 zwei Betriebspositionen, nämlich eine
offene und eine geschlossene Position. Während das dynamische
Druckeinstellventil 72 zwischen der Vakuum- und
Atmosphärenposition bei einer gesteuerten Frequenz entsprechend
derjenigen des Verbrennungsmotorzündimpulssignals geschaltet
wird, wird das statische Druckeinstellventil 70 kontinuierlich
unter der Steuerung des C-VSV-Antriebschaltkreises 84 zwischen
den zwei Betriebspositionen geschaltet, es wird nämlich
abwechselnd geöffnet und geschlossen bei einer Frequenz, die
ausreichend höher als diejenige der gesteuerten Frequenz des
Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 72 ist.
Gleichzeitig wird der Schaltbetrieb des statischen
Druckeinstellventils 70 weitergehend gemäß einer
Einschaltdauerverhältnissteuerung (PWM) oder alternativ einer
Frequenzsteuerung (FM) eingestellt. Die vorstehend beschriebene
Steuerung des Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils
70 ermöglicht, einen Wert des von der zweiten Abzweigleitung 80
auf die Arbeitsluftkammer 64 über das dynamische
Druckeinstellventil 72 geeignet aus einem vorbestimmten Bereich
zwischen dem Negativdruckwert der Vakuumquelle 74 und dem
atmosphärischen Druck auszuwählen.
Eine Grafik von Fig. 2 stellt eine Änderung des Luftdrucks, der
auf die Arbeitsluftkammer 64 durch die zweite Abzweigleitung 80
aufgebracht wird, da, wenn er geändert wird, wobei ein
Verhältnis einer Zeit, in der das statische Druckeinstellventil
70 an seiner offenen Position gehalten ist, insbesondere wenn es
in Verbindung mit der Atmosphäre gehalten ist, zu einer
Zeitdauer der Schaltbetriebe des Schaltventils (C-VSV
Antriebsverhältnis), unter der Bedingung, bei der das dynamische
Druckeinstellventil 72 bei einer konstanten Frequenz geschaltet
wird. Das heißt, dass eine geeignete Einstellung des
Einschaltdauerverhältnisses des statischen Druckeinstellventils
70 ermöglicht, den Druck der Luft, die auf die Arbeitsluftkammer
64 durch die zweite Abzweigleitung 80 aufgebracht wird,
einzustellen und einen Durchschnittsluftdruckwert der
Druckvariation, die in die Arbeitsluftkammer 64 durch den
Schaltbetrieb des dynamischen Druckeinstellventils 72 eingeführt
wird, insbesondere einen statischer Druck in der
Arbeitsluftkammer 64, einzustellen. Eine Grafik von Fig. 3
stellt dar, dass eine geeignete Einstellung einer Frequenz des
Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils 70 (C-VSV-
Antriebsfrequenz) es ermöglicht, den statischen Druck in
ähnlicher Weise einzustellen.
Es ist den Fig. 2 und 3 entnehmbar. dass, wenn das statische
Druckeinstellventil 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D1 oder
der Antriebsfrequenz f1 gesteuert wird, es gestattet ist, das
die Arbeitsluftkammer 64 einen Durchschnittsluftdruck PSv-1 hat,
der kleiner als der Atmosphärendruck ist. Wie in Fig. 4 gezeigt
ist, wird, wenn die Arbeitsluftkammer 64 dem
Durchschnittsluftdruck PSv-1 ausgesetzt ist, das Volumen der
Arbeitsluftkammer 64 im Vergleich mit dem Fall kleiner gemacht,
bei dem die Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre ausgesetzt ist,
wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Als Folge wird der elastische Verbindungskörper 16 teilweise
beschränkt, wobei sein äußerer Umfangsabschnitt in Berührung mit
dem Anstoßvorsprung 45 des Massenelements 14 gehalten ist, wobei
die Eigenfrequenz des Schwingungssystems bestehend aus dem
Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 im
Vergleich mit dem Fall grösser ausgeführt ist, bei dem die
Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre ausgesetzt ist, wie in Fig.
1 gezeigt ist.
Wenn andererseits das statische Druckeinstellventil 70 mit dem
Einschaltdauerverhältnis D2 oder der Frequenz f2 gesteuert wird,
bewirkt das, dass die Arbeitsluftkammer 64 einen
Durchschnittsluftdruck von DSv-2 hat, der kleiner als der
Durchschnittsluftdruck PSv-1 und der Atmosphärendruck ist. Wie
in Fig. 5 gezeigt ist, wird, wenn die Arbeitsluftkammer 64 dem
Durchschnittsluftdruck PSv-2 ausgesetzt ist, das Volumen der
Arbeitsluftkammer 64 im Vergleich mit dem Fall kleiner
ausgeführt, dass die Arbeitsluftkammer 64 dem Durchschnittsdruck
PSv-1 ausgesetzt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und für den
Fall, dass die Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre ausgesetzt
ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Als Folge wird der elastische
Verbindungskörper 16 teilweise beschränkt, wobei sein breiterer
äußerer Umfangsabschnitt in Berührung mit dem Massenelement 14
gehalten ist, wobei die Eigenfrequenz des aus dem Massenelement
14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 bestehenden Systems
im Vergleich mit dem Fall höher ausgeführt wird, dass die
Arbeitsluftkammer 64 dem Durchschnittsluftdruck PSv-1 ausgesetzt
ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Das heißt, dass der aktive Schwingungsdämpfer 10 in der Lage
ist, den Wert des statischen Drucks in der Arbeitsluftkammer 64
durch Steuern des Einschaltdauerverhältnisses oder der Frequenz
des Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils 70
einzustellen, während das Massenelement 14 positiv durch Steuern
des Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 70
oszilliert wird. Daher ist der aktive Schwingungsdämpfer 10 in
der Lage, die Eigenfrequenz oder die Resonanzfrequenz seines
Schwingungssystems (insbesondere des Sekundärschwingungssystems)
wünschenswert zu ändern, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das
ermöglicht es, die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des
aktiven Schwingungsdämpfers 10 abzustimmen, so dass sie der
Frequenz der dynamischen oder periodischen Änderung des
Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 entspricht, die durch den
Schaltbetrieb des dynamischen Druckeinstellventils 72
beispielsweise eingeführt wird. Für diesen Fall, wie in den
Fig. 7 und 8 gezeigt ist, gestattet der aktive
Schwingungsdämpfer 10 eine gewünschte Oszillation des
Massenelements 14 mit einer höchsten Effizienz, wobei somit eine
gewünschte aktive Schwingungsdämpfungswirkung mit einer hohen
Wirksamkeit ausgeführt wird.
Wie der Grafik von Fig. 8 entnehmbar ist, kann der aktive
Schwingungsdämpfer 10 beispielsweise wie folgt betrieben werden:
Wenn das Fahrzeug sich in dem Leerlaufzustand befindet, wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D1 oder der Antriebsfrequenz f1 so gesteuert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 auf eine Leerlaufschwingungsfrequenz Fa abgestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird das dynamische Druckeinstellventil 72 kontinuierlich zwischen seiner Vakuum- und Atmosphärenposition bei der Leerlauffrequenz Fa geschaltet, um eine dynamische oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 bei der Leerlauffrequenz Fa einzuführen. Somit führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der auf den Schwingkörper 36 ausgeübten Leerlaufschwingung aus. Wenn andererseits das Fahrzeug sich in dem Fahrzustand befindet, wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D2 oder der Antriebsfrequenz f2 so gesteuert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 auf eine Dröhngeräuschfrequenz Fb abgestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird das dynamische Druckeinstellventil 72 kontinuierlich zwischen seiner Vakuum- und Atmosphärenposition bei der Dröhngeräuschfrequenz Fb geschaltet, um eine dynamische oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 bei der Dröhngeräuschfrequenz Fb einzuführen. Somit führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich des auf den Schwingkörper 36 aufgeprägten Dröhngeräuschs aus.
Wenn das Fahrzeug sich in dem Leerlaufzustand befindet, wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D1 oder der Antriebsfrequenz f1 so gesteuert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 auf eine Leerlaufschwingungsfrequenz Fa abgestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird das dynamische Druckeinstellventil 72 kontinuierlich zwischen seiner Vakuum- und Atmosphärenposition bei der Leerlauffrequenz Fa geschaltet, um eine dynamische oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 bei der Leerlauffrequenz Fa einzuführen. Somit führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der auf den Schwingkörper 36 ausgeübten Leerlaufschwingung aus. Wenn andererseits das Fahrzeug sich in dem Fahrzustand befindet, wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D2 oder der Antriebsfrequenz f2 so gesteuert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 auf eine Dröhngeräuschfrequenz Fb abgestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird das dynamische Druckeinstellventil 72 kontinuierlich zwischen seiner Vakuum- und Atmosphärenposition bei der Dröhngeräuschfrequenz Fb geschaltet, um eine dynamische oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 bei der Dröhngeräuschfrequenz Fb einzuführen. Somit führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich des auf den Schwingkörper 36 aufgeprägten Dröhngeräuschs aus.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist der aktive Schwingungsdämpfer 10
ebenso in der Lage, eine Höhe oder Amplitude der durch die
Oszillation des Massenelements 14 erzeugte Oszillationskraft
durch Steuern des Einschaltdauerverhältnis des Schaltbetriebs
des dynamischen Druckeinstellventils 72 einzustellen
(insbesondere ein Verhältnis einer Zeit der Verbindung der
Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 zu einer Zeitdauer
eines Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 72).
Das ermöglicht es, die Oszillationskraft, die durch den aktiven
Schwingungsdämpfer 10 erzeugt wird, durch geeignete Einstellung
des Einschaltdauerverhältnisses des Schaltbetriebs des
dynamischen Druckeinstellventils 72 gemäß der Höhe der auf das
Schwingelement 36 aufgeprägten Schwingung einzustellen, was eine
weitergehend verbesserte Schwingungsdämpfungswirkung des aktiven
Schwingungsdämpfers 10 ergibt. Wie aus der vorangehenden
Beschreibung entnehmbar ist, wirken das statische
Druckeinstellventil 70 und der C-VSV-Antriebsschaltkreis 84
zusammen, um ein statisches Druckeinstellsystem zu bilden,
während das dynamische Druckeinstellventil 72 und der D-VSV-
Antriebsschaltkreis 82 (D-VSV) zusammenwirken, um in dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel ein dynamisches
Druckeinstellsystem zu bilden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 ist ein passiver Schwingungsdämpfer
90 dargestellt, der gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
eines pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfers der Erfindung
aufgebaut ist, gemeinsam mit einem Antriebssystem, das zum
Antreiben des passiven Schwingungsdämpfers 90 verwendet wird.
Die gleichen Bezugszeichen, wie sie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel verwendet sind, werden in diesem zweiten
Ausführungsbeispiel zum Identifizieren der funktional
entsprechenden oder strukturell ähnlichen Elemente verwendet,
welche im Folgenden nicht genau beschrieben werden, um eine
Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden.
Bei dem passiven Schwingungsdämpfer 90 hat die untere Fläche des
Massenelements 14 ein Profil, das demjenigen der oberen Fläche
des elastischen Verbindungskörpers 16 entspricht, die der
unteren Fläche des Massenelements 14 in
Schwingungseingangsrichtung mit einer gegebenen axialen
Beabstandung gegenüberliegt.
Der Anschluss 26 ist in Verbindung mit einem statischen
Druckeinstellventil 92 durch die externe Luftleitung 43
gehalten. Dieses statische Druckeinstellventil 92 kann aus einem
solenoidbetriebenen 3-Anschluss-Schaltventil (3-Wege-Schaltventil)
der Schieber- oder Drehbauart bestehen und ist
betreibbar, um abwechselnd die Arbeitsluftkammer 64 mit der
Vakuumquelle 74 und der Atmosphäre zu verbinden. Genauer gesagt
hat das statische Druckeinstellventil 92 eine Vakuumposition zum
Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 durch
die externe Luftleitung 43 und eine Atmosphärenposition zum
Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre durch die
externe Luftleitung 43. Dieses statische Druckeinstellventil 92
wird unter der Steuerung eines VSV-Antriebsschaltkreises 94
betrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wirken das statische
Druckeinstellventil 92 und der VSV-Antriebsschaltkreis 94
zusammen, um ein statisches Druckeinstellsystem zu bilden.
Wenn das statische Druckeinstellventil 92 in seiner
Atmosphärenposition zum Aussetzen der Arbeitsluftkammer 64 der
Atmosphäre angeordnet ist, ist das Massenelement 14 von dem
elastischen Verbindungskörper 16 über einen im Wesentlichen
gesamten unteren Flächenbereich beabstandet, wie in Fig. 10
gezeigt ist, so dass die Arbeitsluftkammer 64 ein relativ großes
Volumen hat. Wenn andererseits das statische Druckeinstellventil
92 an seiner Vakuumposition zum Aussetzen der Arbeitsluftkammer
64 der Vakuumquelle 74 angeordnet ist, sind das Massenelement 14
und der elastische Verbindungskörper 16 übereinander gelegt, wie
in Fig. 11 gezeigt ist, wodurch die Arbeitsluftkammer 64 durch
einen geringen Spalt definiert ist, der zwischen dem
Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 an
ihren äußeren Umfangsabschnitten ausgebildet ist.
Wenn unter Bezugnahme auf die Grafik von Fig. 12 die
Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 verbunden ist, die
einen Unterdruckwert von PS-1 hat, wird die untere Fläche des
Massenelements 14 in Anstoßberührung an seinem Zentralabschnitt
mit dem elastischen Vorsprung 66 so gehalten, dass das
Massenelement 14 direkt elastisch durch das Halteelement 12 über
den an die obere Fläche des Halteelements 12 gesicherten
elastischen Vorsprung 66 gestützt wird. Unter dieser Bedingung
ist die Eigen- oder Resonanzfrequenz f1 des Schwingungssystems,
das aus dem Massenelement 14 und dem elastischen
Verbindungskörper 16 gebildet ist, höher als die Eigen- oder
Resonanzfrequenz f0 des Schwingungssystems unter der Bedingung
gemacht, bei der die Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre
verbunden ist.
Für die vorstehend genannten Merkmale des passiven
Schwingungsdämpfers 90 kann der passive Schwingungsdämpfer 90 so
abgestimmt werden, dass das Schwingungssystem, das aus dem
Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16
besteht, die Eigenfrequenz f0 hat, die der Frequenz der
Verbrennungsmotorleerlaufschwingung entspricht, wenn die
Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre verbunden ist, und die
Eigenfrequenz f1 entsprechend der Frequenz des Dröhngeräuschs
hat, wenn die Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74
verbunden ist (beispielsweise). Im Betrieb wird das statische
Druckeinstellventil 92 gesteuert, um an seiner
Atmosphärenposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit
der Atmosphäre gesteuert, wenn das Fahrzeug sich in dem
Leerlaufzustand befindet, und um an seiner Vakuumposition zum
Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74
gesteuert, wenn das Fahrzeug sich in dem Fahrzustand befindet.
So ist der passive Schwingungsdämpfer 90 in der Lage, eine
hervorragende passive Dämpfungswirkung bezüglich sowohl der
Verbrennungsmotorleerlaufschwingung als auch den
Dröhngeräuschen, die auf das Schwingelement 36 (beispielsweise
eine Karosserie des Fahrzeugs) aufgeprägt werden, während
jeweils der Leerlaufbedingung und der Fahrbedingung des
Fahrzeugs mit der Unterstützung der Resonanzwirkung seines
Schwingungssystems als das Sekundärschwingungssystem
auszuführen.
Während die vorliegende Erfindung in ihren derzeit bevorzugten
Ausführungsbeispielen beschrieben ist, ist es verständlich, dass
die Erfindung nicht auf die Details der dargestellten
Ausführungsbeispiele zu beschränken ist, sondern dass sie auf
eine andere Art ausgeführt werden kann.
In dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das Prinzip
der vorliegenden Erfindung auf ein Beispiel eines
Schwingungsdämpfers der Passivbauart in der Gestalt eines
passiven Schwingungsdämpfers 90 angewandt. Der dargestellte
passive Schwingungsdämpfer 90 kann auf eine andere Weise
abgewandelt werden. Beispielsweise kann der passive
Schwingungsdämpfer 90 ein dynamisches Druckeinstellventil
einsetzen, das zum abwechselnden Verbinden der Arbeitsluftkammer
64 mit der Atmosphäre und der Vakuumquelle 74 bei einer Frequenz
entsprechend derjenigen der zu dämpfenden Schwingung betreibbar
ist, anstelle des statischen Druckeinstellventils, und eine
Druckeinstellvorrichtung zum Einstellen des negativen Drucks in
der Vakuumquelle 74. Bei dieser Anordnung kann der passive
Schwingungsdämpfer 90' ein Beispiel eines Schwingungsdämpfers
der Aktivbauart ähnlich dem aktiven Schwingungsdämpfer 10 des
ersten Ausführungsbeispiels bilden. Der abgewandelte passive
Schwingungsdämpfer 90' ist nämlich in der Lage, eine Frequenz
der maximalen Oszillationskraft zu ändern, die durch die
periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64
erzeugt wird, gemäß dem Wert des statischen Luftdrucks, der auf
die Arbeitsluftkammer 64 aufgebracht wird, wie in der Grafik von
Fig. 13 gezeigt ist. Wie der aktive Schwingungsdämpfer 10 des
ersten Ausführungsbeispiels ist der abgewandelte passive
Schwingungsdämpfer 90' in der Lage, eine gewünschte aktive
Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich einer Vielzahl von
Schwingungsfrequenzbändern auszuführen. Wenn der abgewandelte
passive Schwingungsdämpfer 90' als ein Schwingungsdämpfer einer
Aktivbauart der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist das
Massenelement 14 mit einer Verbindungsvertiefung 96 ausgebildet,
die an ihrer unteren Fläche offen ist und sich kontinuierlich
zwischen seinem Zentral- und seinem Umfangsabschnitt erstreckt,
wie durch eine Zweipunkt-Linie an dem Massenelement 15 von Fig. 11
dargestellt ist. Das Vorhandensein der Verbindungsvertiefung
96 stellt eine Erzeugung einer periodischen Änderung des
Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 auch dann sicher, wenn
das Massenelement 14 und der elastische Verbindungskörper 16 in
Berührung miteinander gehalten sind.
Wenn der passive Schwingungsdämpfer 90' als ein
Schwingungsdämpfer einer Aktivbauart der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, kann ein statischer Luftdruckwert in der
Arbeitsluftkammer 64 möglicherweise gemäß der PWM-Steuerung oder
der Frequenzsteuerung eines anderen dynamischen
Druckeinstellventils gesteuert werden, das bei einer höheren
Frequenz betrieben wird, während das dynamische
Druckeinstellventil bei einer gesteuerten Frequenz entsprechend
einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung betrieben wird.
Bei dem aktiven Schwingungsdämpfer 10 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel ist das statische Druckeinstellventil 70 mit
dem Abschnitt der zweiten Abzweigleitung 80 zum Verbinden des
dynamischen Druckeinstellventils 72 und der Atmosphäre
verbunden. Es ist möglich, das statische Druckeinstellventil 70
mit einem Abschnitt der ersten Abzweigleitung 78 zum Verbinden
des dynamischen Druckeinstellventils 72 und der Vakuumquelle 74
zu verbinden. Diese Anordnung kann die gleichen Vorteile wie das
erste Ausführungsbeispiel erzielen, nämlich dass der
Durchschnittswert des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64
durch Steuern des Schaltbetriebs des statischen
Druckeinstellventils 70 gemäß der
Einschaltdauerverhältnissteuerung oder der
Antriebsfrequenzsteuerung eingestellt werden kann.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen die Verwendung der
Atmosphäre und einer Vakuumquelle als erforderliche
Luftdruckquellen, die an jedem Motorfahrzeug mit einem
Verbrennungsmotor verfügbar sind. Die vorliegende Erfindung kann
durch Verwenden jeder anderen von zwei oder mehr
Luftdruckquellen ausgeführt werden, deren Druckwerte voneinander
verschieden sind. Beispielsweise kann ein positiver Druck mit
einem Druckwert eingesetzt werden, der höher als derjenige des
atmosphärischen Drucks ist.
Die Art der Steuerung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64
ist nicht besonders beschränkt auf die Details des dargestellten
Ausführungsbeispiels. Beispielsweise kann der dargestellte
aktive Schwingungsdämpfer 10 des weiteren einen Drucksensor zum
Erfassen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 und einen
Beschleunigungssensor zum Erfassen eines Betrags der
Oszillationskraft, die an dem Schwingelement 36 wirkt, oder der
Bedingung der an dem Schwingelement 36 wirkenden Schwingung oder
andere verfügbare Sensoren aufweisen, so dass der aktive
Schwingungsdämpfer 10 in der Lage ist, die Oszillationskraft,
die durch die Oszillation des Massenelements erzeugt wird, auf
eine Feedback-Steuerart (geschlossener Regelkreis) durch
Verwenden von Steuersignalen einzustellen, die von diesen
Sensoren erzeugt werden.
Während die dynamische oder die periodische Luftdruckänderung
mit einer Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden
Schwingung auf die Arbeitsluftkammer 64 bei dem aktiven
Schwingungsdämpfer 10 des ersten Ausführungsbeispiels
aufgebracht wird, ist es möglich, eine andere Luftkammer zum
Einführen der dynamischen Luftdruckänderung auszubilden.
Beispielsweise kann der aktive Schwingungsdämpfer 10 abgewandelt
werden, so dass er ein bewegbares Element hat, das teilweise die
Arbeitsluftkammer an einer von entgegengesetzten Seiten
definiert, und eine Oszillationskammer an der anderen Seite
davon haben. Die gesteuerte dynamische Luftdruckänderung wird
auf die Oszillationskammer durch einen Oszillationsluftdurchgang
aufgebracht, der in die Oszillationsluftkammer offen ist, so
dass das Massenelement bei einer Frequenz entsprechend der
Frequenz der zu dämpfenden Schwingung oszilliert wird.
Obwohl die pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer in der
Gestalt der aktiven und passiven Schwingungsdämpfer für
Automobile vorstehend beispielhaft beschrieben sind, ist es
verständlich, dass das Prinzip dieser Erfindung in gleichem Maße
auf andere Schwingungsdämpfer anwendbar ist, die nicht für
Automobile sondern für andere Vorrichtungen verwendet werden.
Es ist ebenso verständlich, dass die vorliegende Erfindung mit
verschiedenen anderen Änderungen, Abwandlungen und
Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann
offensichtlich sind, ohne von dem Anwendungsbereich der
Erfindung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen definiert
ist.
Der pneumatisch gesteuerte Schwingungsdämpfer 10, 90 ist
offenbart, der folgendes aufweist: den elastischen Verbinder 16,
der zwischen und an dem Haltelement 12 und dem Massenelement 20
angeordnet und gesichert ist zum elastischen Verbinden des
Massenelements mit dem Halteelement und der teilweise eine
Arbeitsluftkammer 64 definiert, die von einem äußeren Bereich
abgeschlossen ist; dem Luftdurchgang 28, der mit der
Arbeitsluftkammer zum Einstellen des Luftdrucks in der
Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und ein
statisches Druckeinstellsystem 70, 84, 92, 94, das zum im
Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der
Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine
im Wesentlichen statische elastische Verformung des elastischen
Verbinders zum Ändern der Federcharakteristik des elastischen
Verbinders zu induzieren.
Claims (12)
1. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) zum
Dämpfen einer Schwingung eines Gegenstandes (36) als ein
Primärschwingungssystem, wobei der Schwingungsdämpfer folgendes
aufweist:
ein Halteelement (12) das geeignet ist, um an den Gegenstand befestigt zu werden;
ein Massenelement (14), das von dem Halteelement beabstandet angeordnet und relativ zu dem Halteelement versetzbar ist;
einen elastischen Verbinder (16), der an dem Halteelement und dem Massenelement zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement so gesichert ist, dass der elastische Verbinder und das Massenelement zusammenwirken, um ein Sekundärschwingungssystem auszubilden;
eine Arbeitsluftkammer (64), die teilweise durch der elastischen Verbinder definiert ist und von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist;
einen Luftdurchgang (28), der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und
ein statisches Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94), das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.
ein Halteelement (12) das geeignet ist, um an den Gegenstand befestigt zu werden;
ein Massenelement (14), das von dem Halteelement beabstandet angeordnet und relativ zu dem Halteelement versetzbar ist;
einen elastischen Verbinder (16), der an dem Halteelement und dem Massenelement zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement so gesichert ist, dass der elastische Verbinder und das Massenelement zusammenwirken, um ein Sekundärschwingungssystem auszubilden;
eine Arbeitsluftkammer (64), die teilweise durch der elastischen Verbinder definiert ist und von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist;
einen Luftdurchgang (28), der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und
ein statisches Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94), das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.
2. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das statische Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) betreibbar
ist, um den Luftdruck in der Arbeitsluftkammer (64) durch
Aufbringen eines im Wesentlichen statischen Luftdrucks im
Wesentlichen statisch zu ändern, der einen Druckwert hat, der
aus einem vorbestimmten Bereich gemäß einer Frequenz der zu
dämpfenden Schwingung ausgewählt ist, so dass eine
Federcharakteristik des elastischen Verbinders härter wird, wenn
eine Frequenz der zu dämpfenden Schwingung höher wird.
3. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das statische Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) betreibbar
ist, um auf die Arbeitsluftkammer (64) einen im Wesentlichen
statischen Luftdruck aufzubringen, dessen Wert zwischen oder aus
vorbestimmten verschiedenen statischen Druckwerten gemäß einer
Änderung einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung geändert
wird, so dass eine Federcharakteristik des elastischen
Verbinders allmählich geändert wird.
4. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Anstoßvorsprung, der an einer inneren Fläche der
Arbeitsluftkammer (64) ausgebildet ist, so dass der zumindest
eine Anstoßvorsprung (45, 66) von zumindest einer in Richtung
des anderen von dem elastischen Verbinder und einem
Anstoßabschnitt (44) der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer
vorsteht, wobei der Anstoßabschnitt dem elastischen Verbinder
gegenübersteht, wobei das statische Druckeinstellsystem (70, 84,
92, 94) betreibbar ist, um den Luftdruck in der
Arbeitsluftkammer so einzustellen, dass der Anstoßvorsprung in
Anstoßberührung mit dem elastischen Verbinder oder dem
Anstoßabschnitt der inneren Fläche gegenüber dem elastischen
Verbinder zum Aufbringen einer Beschränkungskraft auf den
elastischen Verbinder bringbar ist.
5. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Halteelement (12) und das Massenelement (14) einander
gegenüberliegen und voneinander in eine
Schwingungseingangsrichtung beabstandet sind, in welche der
Schwingungsdämpfer primär eine zu dämpfende Schwingungslast
aufnimmt, wobei der elastische Verbinder einen elastischen
Verbindungskörper (16) aufweist, der sich nach außen von dem
Haltelement in eine Richtung senkrecht zu der
Schwingungseingangsrichtung erstreckt und an einem äußeren
Umfangsabschnitt davon mit dem Massenelement verbunden ist, so
dass der elastische Verbindungskörper primär einer
Scherverformung davon auf eine Verschiebung des Massenelements
in Schwingungseingangsrichtung ausgesetzt ist, und wobei die
Arbeitsluftkammer (64) zwischen einer Fläche des Massenelements
und einer Fläche des elastischen Verbindungskörpers angeordnet
ist, die der Fläche des Massenelements in
Schwingungseingangsrichtung gegenüberliegt.
6. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Luftdurchgang (28) durch das Haltelement (12) ausgebildet
ist.
7. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schwingungsdämpfer einen Schwingungsdämpfer für ein
Automobil darstellt und eine Eigenfrequenz des
Sekundärschwingungssystems, das durch den elastischen Verbinder
(16) und das Massenelement (14) gebildet ist, auf ein niedriges
Frequenzband entsprechend einer
Verbrennungsmotorleerlaufschwingung, wenn das statische
Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) arbeitet, um einen
Atmosphärendruck auf die Arbeitsluftkammer (64) aufzubringen,
und auf ein hohes Frequenzband entsprechend Dröhngeräuschen
abgestimmt ist, wenn das statische Druckeinstellsystem arbeitet,
um einen statischen Luftdruck auf die Arbeitsluftkammer
aufzubringen, der von dem Atmosphärendruck verschieden ist.
8. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
ein dynamisches Druckeinstellsystem (72, 82), das betreibbar
ist, um die Arbeitsluftkammer eine dynamische Luftdruckänderung
aufzubringen, die eine Frequenz hat, die einer Frequenz der zu
dämpfenden Schwingung entspricht, um das Massenelement (12)
aktiv zu oszillieren.
9. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß
Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dynamische Luftdruckänderung, die durch das dynamische
Druckeinstellsystem (72, 82) erzeugt wird, auf die
Arbeitsluftkammer (64) zusammen mit einer im Wesentlichen
statischen Luftdruckänderung aufgebracht wird, die durch das
statische Druckeinstellsystem (70, 84) erzeugt wird.
10. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß
Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das dynamische Druckeinstellsystem (72, 82) ein erstes
Schaltventil (72), das zum abwechselnden Verbinden der
Arbeitsluftkammer mit einer Vakuumquelle (74) und der Atmosphäre
bei einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu dämpfenden
Schwingung betreibbar ist, und ein erstes
Einschaltdauerverhältniseinstellsystem (82) hat, das zum
Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses eines auf das erste
Schaltventil aufgebrachten Steuersignals gemäß der zu dämpfenden
Schwingung betreibbar ist, wobei das erste
Einschaltdauereinstellsystem ein Verhältnis einer Zeit einer
Verbindung der Arbeitsluftkammer mit der Vakuumquelle zu einer
Zeitdauer eines Schaltbetriebs des ersten Schaltventils
einstellt, um eine Amplitude der dynamischen Luftdruckänderung
einzustellen, die die Frequenz entsprechend der Frequenz der zu
dämpfenden Schwingung hat, die auf die Arbeitsluftkammer
aufgebracht wird.
11. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß
Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das statische Druckeinstellsystem (70, 84) ein zweites
Schaltventil (70), das zum abwechselnden Öffnen und Schließen
einer Verbindung der Arbeitsluftkammer mit der Atmosphäre durch
das erste Schaltventil bei einer relativ hohen Frequenz
betreibbar ist, und ein zweites
Einschaltdauerverhältniseinstellsystem (84) hat, das zum
Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses eines auf das
zweite Schaltventil aufgebrachten Steuersignals gemäß der
Frequenz der zu dämpfenden Schwingung betreibbar ist, wobei das
zweite Einschaltdauerverhältniseinstellsystem ein Verhältnis
einer Zeit einer Öffnung zu einer Zeitdauer eines Schaltbetriebs
des zweiten Schaltventils ändert, um einen Wert eines statischen
Luftdrucks einzustellen, der auf die Arbeitsluftkammer (64)
aufgebracht wird.
12. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch,
ein Oszillationselement, das teilweise die Arbeitsluftkamrner an
einer von entgegengesetzten Seiten daran und eine
Oszillationsluftkammer an einer anderen der entgegengesetzten
Seiten davon definiert; und ein dynamisches Druckeinstellsystem,
das betreibbar ist, um eine dynamische Luftdruckänderung mit
einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu dämpfenden
Schwingung auf die Oszillationsluftkammer durch einen
Oszillationsluftdurchgang aufzubringen, der mit der
Oszillationsluftkammer verbunden ist.
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