DE3638944C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
- F16F13/22—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper characterised by comprising also a dynamic damper
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Lagerung eines schwingenden Gegenstandes, insbesondere
zur Lagerung einer Antriebseinheit, z. B. eines Motors,
eines Kraftfahrzeuges, die wirksam die verschiedenen
Schwingungen verringert, die in der Hauptsache durch die
Antriebseinheit erzeugt werden.
Eine dem Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechende Vorrichtung zur Lagerung von Schwingungen
erzeugenden Gegenständen, wie z. B. Antriebseinheiten
von Kraftfahrzeugen, ist aus dem
JP-GM-57-1 42 633, veröffentlicht am
7. September 1982, bekannt.
In der vorerwähnten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung
ist eine Flüssigkeitskammer, die aus einem zylindrisch
geformten, elastischen Körper besteht, in eine erste und
eine zweite Flüssigkeitskammer durch eine Trennwand geteilt.
Die Trennwand hat eine Öffnung, durch die die erste
mit der zweiten Flüssigkeitskammer verbunden ist und
in die ein Düsenventil zur Öffnung und zum Schließen der
Blendenöffnung eingesetzt ist. Außerdem ist das Düsenventil
elektrisch mit einer Ventilsteuereinrichtung verbunden,
so daß die durch die Blendenöffnung hindurchtretende
Fluidmenge gesteuert werden kann.
Diese herkömmliche Vorrichtung zeigt jedoch den Nachteil,
daß, wenn die Blendenöffnung offen ist, die Schwingungen,
die von dem Schwingungen erzeugenden Gegenstand übertragen
werden, hauptsächlich von dem elastischen Körper aufgenommen
werden, der die Flüssigkeitskammern bildet. Wenn
andererseits das Düsenventil geschlossen ist, werden die
Schwingungen hauptsächlich durch den Strömungswiderstand
gedämpft, der auftritt, wenn die Flüssigkeit durch die
Öffnung fließt, die nicht geschlossen ist.
Da in der erläuterten, herkömmlichen Vorrichtung eine dynamische
Dämpfungswirkung des Fluides nicht vollständig
berücksichtigt ist, wird von einer Mehrzahl von Schwingungen
mit jeweils einer bestimmten Frequenz zufälligerweise
eine Schwingung vermindert, es kann jedoch keine
andere dieser Schwingungen mit einer anderen, bestimmten
Frequenz wirksam vermindert werden, da die Charakteristika
der Dämpfungsvorrichtung durch diese selbst fest
vorgegeben sind.
Nachfolgend wird eine Leistungsanforderung zu effektivsten
Verwendung einer Vorrichtung zur Lagerung des
schwingenden Gegenstandes von jenem Typ unter Verwendung
eines abgedichteten Fluides erläutert, bevor dann
anschließend direkt auf die vorliegende Erfindung eingegangen
wird.
Die Vorrichtung zur Lagerung des Schwingungen erzeugenden
Gegenstandes soll gleichzeitig zwei Funktionen erfüllen:
Eine Schwingungsunterdrückungsfunktion zur Unterdrückung
einer Übertragung von kleinen Schwingungen, die durch den
schwingenden Gegenstand erzeugt werden, erreicht durch
die Verringerung einer dynamischen Federkonstante eines
dynamischen Fluiddämpfers, und eine
Schwingungsdämpfungsfunktion zur Dämpfung großer Schwingungen,
die in der Hauptsache durch den schwingenden Gegenstand
erzeugt werden, erreicht durch eine Betätigung
des dynamischen Fluiddämpfers. Die
Schwingungsunterdrückungsfunktion, die für die Lagerungsvorrichtung
für das schwingende Objekt erforderlich ist,
wird durch einen Fluß eines in den Fluidkammern abgedichteten
Fluids durch die Blendenöffnung entlang einer
Schwingungs-Eingangseinrichtung erreicht, so daß die dynamische
Federkonstante vermindert wird. Die Dämpfungsfunktion,
die ebenfalls für die Vorrichtung erforderlich ist,
wird durch einen dynamischen Fluiddämpfer, bzw. fluiden,
dynamischen Dämpfer erreicht, der durch ein Fluid innerhalb
der Blendenöffnung als Fluidmasse und durch Elastizität
gebildet wird, die durch die Strömung des abgedichteten
Fluides zwischen den Kammern in Form einer Fluidfeder
erreicht wird. Daher ist eine solche Lagerungsvorrichtung
dann am wirksamsten, wenn sie beide, die
Schwingungsunterdrückungsfunktion und die Schwingungsdämpfungsfunktion
ausführt.
In einem Fall, in dem die Flüssigkeitskammer in zwei Kammern
geteilt ist und die Blendenöffnung eine Einrichtung
zur Verbindung der zwei Kammern bildet, wird der dynamische
Fluiddämpfer auf der Grundlage eines Fluides innerhalb
der Blendenöffnung gebildet und eine Resonanzfrequenz F
des dynamischen Fluiddämpfers wird ausgedrückt
als
in der K die dynamische Fluid-Federkonstante und M eine
bezogene Masse eines Fluides innerhalb der Blendenöffnung
bezeichnen.
Die Resonanzfrequenz F kann somit durch Veränderung der
Fluid-Federkonstante K oder durch die Änderung der bezogenen
Fluidmasse innerhalb der Öffnung M variiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die bezogene Fluidmasse M
durch die tatsächliche Fluidmasse innerhalb der Blendenöffnung
bestimmt wird.
Um eine Mehrzahl der Schwingungen durch eine Lagerungsvorrichtung
unter Verwendung abgedichteten Fluids für ein schwingendes Objekt
zu vermindern, besteht eine wesentliche Leistungsanforderung, die
für eine derartige Vorrichtung erforderlich ist, darin, durch die
Veränderung der Resonanzfrequenz F zu ermöglichen, daß die
Resonanzfrequenz auf verschiedene Frequenzwerte eingestellt
werden kann, und, zusätzlich eine solche Fließfähigkeit des durch
die Öffnung strömenden Fluides, die eine bestimmte
Fluidströmungs-Querschnittsfläche aufweist, zu schaffen, daß eine
hohe Schwingungsdämpfungs bzw. Schwingungsunterdrückungsfunktion
erreicht wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Lagerung eines schwingenden Gegenstandes der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die wirksam die
Übertragung verschiedener Arten von Schwingungen, die in der
Hauptsache durch das schwingende Objekt verursacht werden,
vermindert.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des
Anspruches 1.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vorzugsweise
schwingende Gegenstände, deren Resonanz variabel ist, gelagert
werden.
Ferner erreicht die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorteilhafterweise gleichzeitig eine Schwingungsunterdrückungs-
und eine Schwingungsdämpfungsfunktion.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung wirksam vor
allem als Lagervorrichtung für eine Antriebseinheit eines
Fahrzeuges eingesetzt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Lagerungsvorrichtung für
einen schwingenden Gegenstand nach einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine erläuternde Modelldarstellung zur Erläuterung
der Festlegung einer Resonanzfrequenz der
Lagerungsvorrichtung des abgedichteten Fluidtyps
für einen schwingenden Gegenstand nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm, das eine dynamische Federkonstante
der Vorrichtung nach Fig. 1 im Leerlauf eines
Motors zeigt,
Fig. 4(A) und 4(B) Diagramme, die die dynamische Federkonstante
und die Dämpfungskraft während des
Fahrbetriebes eines Fahrzeuges, in dem die Lagerungsvorrichtung
nach Fig. 1 montiert ist.
Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird
bei den nachfolgenden Erläuterungen auf die Zeichnungen
Bezug genommen.
Die wesentlichen Leistungsanforderungen für eine Lagerungsvorrichtung
des abgedichteten Fluidtyps zur Abstützung
eines schwingenden Gegenstandes sind bereits
oben erläutert worden.
Fig. 1 zeigt ein erstes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das auf eine Stütz- bzw. Lagerungsanordnung
für eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges
anwendbar ist, die den schwingenden Gegenstand
bildet. Die Lagerungsvorrichtung S für die Antriebseinheit
ist zwischen einer Fahrzeugkarosserie 1 und der Antriebseinheit 2
eingesetzt. Die Lagerungsvorrichtung S
umfaßt: eine erste elastische Wandung 10, eine zweite
elastische Wandung 20, eine erste Fluidkammer 30, eine
zweite Fluidkammer 40, einen Trennkörper 50, eine kreisförmige
Öffnung 60, deren Querschnittsfläche
variabel ist, ein abgedichtetes Fluid W, eine Luftkammer
70 und eine Betätigungseinrichtung 80.
Die erste elastische Wandung 10 ist mit ihrem äußeren Umfangsteil
10a abgedichtet am oberen Teil des vorerwähnten
Trennkörpers 50 montiert.
Der äußere Umfangsteil 10a der ersten elastischen Wandung
10 ist fest abgedichtet eingespannt zwischen dem Trennkörper
50 und einer Abdeckung 11 der elastischen Wandung
10. Die erste Fluidkammer 30 wird durch einen Innenraum
gebildet, der durch die erste elastische Wandung 10 und
den Trennkörper 50 begrenzt ist. Die Luftkammer 70 wird
durch einen Innenraum gebildet, der durch die erste elastische
Wandung 10 und die Abdeckung 11 begrenzt ist.
Die zweite elastische Wandung 20 ist zwischen der Fahrzeugkarosserie 1
und der Antriebseinheit 2 angeordnet.
Die zweite elastische Wandung 20 bildet einen Zylinder
aus einem dicken Gummimaterial. Eine flache Platte 21 ist
an einer Seite der zweiten elastischen Wandung 20 benachbart
zu der Fahrzeugkarosserie 1 angeordnet und eine
Ringplatte 22 ist an der anderen Seite der zweiten elastischen
Wandung vorgesehen, benachbart zu dem Trennkörper
50, wobei die zweite elastische Wandung 20 an beiden
Seiten, d. h. mit der Ringplatte 22 und der flachen Platte
21 durch Vulkanisieren verbunden ist. Die Ringplatte 22
ist fest abgedichtet mit dem Trennkörper 50 verbunden.
Die zweite Fluidkammer 40 wird durch einen Innenraum gebildet,
der durch die zweite elastische Wandung 20, den
Trennkörper 50 und die Platte 21, die fest mit der
Fahrzeugkarosserie 1 verbunden ist, begrenzt.
Der Trennkörper 50 ist zwischen der ersten Fluidkammer 30
und der zweiten Fluidkammer 40 angeordnet. Der Trennkörper
50 wird durch einen ersten Verbindungsdurchgang 51,
ein Zylinderteil 53, das einen zweiten Verbindungsdurchgang
52 aufweist sowie ein in vertikaler Richtung bewegliches
Montageteil gebildet, das ein Kolbenteil 54 aufweist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zylinderteil 53
fest angeordnet und das Kolbenteil 54 ist beweglich.
Durch die Kombination der Zylinder- und Kolbenteile 53
und 54 ist zwischen einer Innenwand 53a des Zylinderteiles
53 und einer Endfläche 54a des Kolbenteiles 54 eine
ringförmige Öffnung 60 gebildet, die in einen im wesentlichen
halbkreisförmigen Bogen verläuft.
Außerdem ist eine Umfangsnut 53b, deren Durchmesser l2
größer ist als der Druchmesser l1 der vorerwähnten, ringförmigen
Öffnung 60 an der Innenwand des Zylinderteiles
53 vorgesehen. Wenn die Endfläche 54a des Kolbenteiles 54
in eine solche Lage gebracht ist, daß sie eine Endfläche
53a des Zylinderteiles 53 berührt, ist die ringförmige
Öffnung 60 durch die Ringnut 53b und die Endfläche 54a
des Kolbenteiles 54 bestimmt.
In der ersten Fluidkammer 30, der zweiten Fluidkammer 40,
dem ersten Verbindungsdurchgang 51, dem zweiten Verbindungsdurchgang
52 und der ringförmigen Öffnung 60
ist abgedichtet ein Fluid W aufgenommen, das
inkompressibel ist, z. B. eine nicht-gefrierende Flüssigkeit.
Eine Betätigungseinrichtung 80 sieht eine Einrichtung
zur Betätigung des Kolbenteiles 54 vor, um diesen in
Fig. 1 in senkrechter Richtung zu verschieben, so daß
eine Querschnittsfläche der ringförmigen Blendenöffnung
60, die zwischen dem Zylinderteil 53 und dem Kolbenteil
54 ausgebildet ist, geändert wird. Die Betätigungseinrichtung
80 ist in diesem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel
mit einer Druckkammer 81, einer Feder 82,
einem Druckdurchgang 83 für das Drucköl, einem Ölrohr 84
für das Drucköl, einer Ölpumpe 85, einem Ölrohr 86 für
das Drucköl, einem Ableitungsrohr 87, einem elektromagnetischen
Umschaltventil 88, einem
Ventilbetätigungsschaltkreis 89 und einem Leerlaufschalter
90 versehen.
Die Druckkammer 81 bildet einen Innenraum, der durch das
Zylinderteil 53 und das Kolbenteil 54 begrenzt ist. Die
Druckkammer 81 ist so ausgebildet, daß die Feder 82 zur
Vorspannung des Kolbenteiles 54 nach unten, d. h. in Richtung
der zweiten Fluidkammer 40 mit ihren beiden Enden
jeweils fest mit dem Kolbenteil 54 und dem Zylinderteil
53 verbunden ist.
Der Öldurchgang 83 für das betätigende Drucköl ist in dem
Zylinderteil 53 ausgebildet, wobei das eine Ende sich zu
der Druckkammer 81 öffnet und das andere Ende über einen
Verbinder 91 in dem Ölrohr 84 für das Betätigungsdrucköl
mündet.
Die Ölpumpe 85 bildet eine Einrichtung zur Erzeugung
eines Öldruckes für das Drucköl, um das Kolbenteil 54
nach unten zu drücken und somit den Querschnitt der ringförmigen
Blendenöffnung 60 zu vergrößern. Das Ölrohr 86
für das Drucköl von der Ölpumpe ist über das elektromagnetische
Umschaltventil 88 mit dem Ölrohr 84 für das
Drucköl verbunden.
Das elektromagnetische Umschaltventil 88 führt die Umschaltung
zwischen der Einführung des Drucköles von der
Ölpumpe 85 zu der Druckkammer 81 und die Ableitung des
Drucköles über die Entlastungsleitung 87 aus.
Die Umschaltung des elektromagnetischen Umschaltventiles
88 wird in Abhängigkeit von einem Ventilbetätigungssignal
(a) ausgeführt, das an eine Ventilspule 88a des Ventiles
88 gelegt wird.
Der vorerwähnte Ventilbetätigungsschaltkreis 89 nimmt ein
Leerlaufsignal (i) von dem Leerlaufschalter 90 auf (der
Leerlaufschalter 90 wird eingeschaltet, wenn der Motor im
Leerlauf läuft, wobei ein Gaspedal des Fahrzeuges sich in
nicht betätigtem Zustand befindet und wird abgeschaltet,
wenn das Gasbetätigungspedal niedergedrückt wird).
Wenn das den Leerlaufzustand indizierende Signal (i) anliegt,
erzeugt der Betätigungsschaltkreis 89 ein Ventilbetätigungssignal
(a) für das elektromagnetische Umschaltventil
88, derart, daß das Drucköl von der Ölpumpe
85 zu der Druckkammer 81 geführt wird. Wenn das Leerlaufsignal
(i) nicht anliegt, d. h., wenn das Fahrzeug normal
fährt, dann erzeugt der Betätigungsschaltkreis 89 ein
Ventilbetätigungssignal (a), derart, daß das Drucköl über
die Entlastungsleitung 87 abgeführt wird.
Nachfolgend wird die Festlegung der Resonanzfrequenz
durch das abgedichtete Fluid W innerhalb der Öffnung 60
erläutert.
Die Resonanzfrequenz F des dynamischen Fluiddämpfers wird
allgemein unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wie folgt ausgedrückt:
Die bezogene Fluidmasse M innerhalb der Öffnung 60
wird dann ausgedrückt durch:
worin m die tatsächliche Fluidmasse, und A1 eine Querschnittsfläche
der Fluidkammer (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der zweiten Fluidkammer 40) und A2 eine
Querschnittsfläche der Öffnung 60 bezeichnen.
Außerdem kann die Fluidmasse m wie folgt ausgedrückt werden:
m = p × A2 × l (3)
worin p die Dichte des Fluides und l eine Länge der
Öffnung 60 bezeichnen.
Wenn die Gleichungen (2) und (3) in die Gleichung (1)
eingesetzt werden, ergibt sich:
Wenn die Länge l der Öffnung 60, die Querschnittsfläche
A1 der Fluidkammer und die dynamische Fluidkonstante K
konstant sind, ergibt sich die Gleichung zu
F = α × A2 (5)
worin α eine Konstante ist.
Folglich wächst die Resonanzfrequenz F an, wenn die Querschnittsfläche
A2 der Öffnung 60 ansteigt.
Daher wird in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
das Drucköl in die Druckkammer 81 geführt, um die Querschnittsfläche
der Öffnung 60, durch die das abgedichtete
Fluid strömt, zu vergrößern, wodurch die Resonanzfrequenz
f1 der Vorrichtung ansteigt. Wie in Fig. 3
gezeigt ist, wird eine Frequenz f2, bei der die dynamische
Federkonstante am niedrigsten ist und die in einem
Frequenzband geringfügig niedriger als die Resonanzfrequenz
f1 auftritt gleich oder etwas höher oder etwas
niedriger als ca. 25 Hz gewählt. Dies ist eine Frequenz
der zweiten Harmonischen der Motordrehzahl, wenn der Motor
des Fahrzeuges im Leerlauf läuft.
Andererseits wird dann, wenn der Motor nicht im Leerlauf
läuft, sondern das Fahrzeug fährt, der Öldruck in der
Druckkammer 180 bzw. das Drücköl abgelassen, um die Querschnittsfläche
der Öffnung 60 zu vermindern und
somit die Resonanzfrequenz f1′ auf ungefähr 11 Hz festzulegen,
das die Frequenz von Motorrüttelschwingungen ist,
die während der Fahrt des Fahrzeuges auftreten, wie dies
in Fig. 4(B) gezeigt ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein Verhältnis
der Querschnittsflächen der Öffnung 60 im Zeitpunkt
des Leerlaufbetriebes des Motors sowie im Fahrbetrieb
des Fahrzeuges (kein Leerlauf) auf ungefähr 6:1
festgelegt wird, beide Einstellungen der vorerwähnten
Frequenzen f2 und f1′ ausgeführt werden können. Das
heißt, während des Leerlaufes des Motors wird das Kolbenteil
54 im wesentlichen in einer Lage gehalten, wie sie
in Fig. 1 gezeigt ist, und dann, wenn das Fahrzeug fährt
(kein Leerlauf des Motors), das Kolbenteil 54 nach oben
gedrückt, um eine lange Öffnungslänge der ringförmigen
Öffnung 60 in Gestalt der Ringnut 53b zu bilden. Nachstehend
wird die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindungen näher erläutert.
Wenn der Motor gestartet wird, und sich anschließend im
Leerlauf befindet, wird ein Leerlaufsignal (i) von dem
Leerlaufschalter 90 erzeugt, so daß das elektromagnetische
Umschaltventil 88 eingestellt ist, um Drucköl in die
Druckkammer 81 zu führen. Dadurch wird das Kolbenteil 53
(bezugnehmend auf Fig. 1) nach unten bewegt, so daß die
Querschnittsfläche der ringförmigen Blendenöffnung 60
sich vergrößert.
Da die Frequenz f2, bei der die dynamische Federkonstante
am niedrigsten ist so festgelegt ist, daß sie im wesentlichen
mit dem Frequenzband der zweiten Harmonischen der
Motordrehzahl zusammenfällt, wenn der Motor im Leerlauf
läuft (ungefähr 25 Hz), können die Leerlaufschwingungen
durch die Schwingungsunterdrückungsfunktion der Vorrichtung
vermindert werden, die dann erreicht wird, wenn die
dynamische Federkonstante vermindert wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß eine hohe
Schwingungsunterdrückungswirkung durch Steigerung der
Fließfähigkeit des abgedichteten Fluides W, das durch die
ringförmige Öffnung 60 strömt, erreicht werden kann.
Wenn das Fahrzeug sich fortbewegt und sich der Motor
nicht im Leerlauf befindet, wird durch den Leerlaufschalter
90 kein Leerlaufsignal (i) bzw. ein negatives Leerlaufsignal
erzeugt, um das elektromagnetische Umschaltventil
88 so umzusteuern, daß das Drucköl durch das Entlastungsrohr
87 abfließt. Dabei bewegt sich das Kolbenteil
54 in Fig. 1 nach oben, infolge eines statischen
Druckes in der zweiten Fluidkammer 50, der durch die Lagerung
der Antriebseinheit 2 erzeugt wird, so daß die
Querschnittsfläche der ringförmigen Öffnung 60
klein wird.
Da die Resonanzfrequenz f1′, die im wesentlichen durch
das abgedichtete Fluid W innerhalb der ringförmigen Öffnung
60 bestimmt wird, bei kleiner Querschnittsfläche der
Öffnung 60 so festgelegt ist, daß sie im wesentlichen mit
der Frequenz der Motorrüttelschwingungen (ungefähr 11 Hz)
übereinstimmt, können die Motorrüttelschwingungen infolge
der Schwingungsdämpfungsfunktion der Vorrichtung gedämpft
werden, die durch die dynamische Fluiddämpfungsbetätigung
der Vorrichtung erreicht wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Resonanzfrequenz
f1′ auf ein niedriges Frequenzband festgelegt
ist, die Ringnut 53b, die den größeren Durchmesser l2
hat, verwendet wird, um zur Herabsetzung der Resonanzfrequenz
in diesem Ausführungsbeispiel beizutragen.
In der Lagerungsvorrichtung S der Antriebseinheit nach
diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Trennkörper 50
die in vertikaler Richtung beweglichen Montageteile, gebildet
durch das Zylinderteil 53 und das Kolbenteil 54
umfaßt, die Öffnung durch die ringförmige Öffnung 60 und
die Betätigungseinrichtung 80 zur Betätigung des Kolbenteiles
54 vorgesehen ist, um das Kolbenteil 54 nach oben
und unten entlang eines bestimmten Hubes des Zylinderteiles
53 zu bewegen, die Öffnung 60 verlängert werden
kann, ohne daß die Dicke des Trennkörpers 50 ansteigt und
eine leichte Hubverschiebung durch die Betätigungseinrichtung
80 erlaubt eine große Änderung der Querschnittsfläche
der ringförmigen Blendenöffnung 60.
Da die Resonanzfrequenz der Lagerungsvorrichtung für das
schwingende Objekt mit der Querschnittsfläche der Öffnung
verändert wird, kann die
Schwingungsunterdrückungsfunktion der Vorrichtung die
Leerlaufschwingungen wirksam vermindern, hauptsächlich
durch die konsequente Verminderung der dynamischen Federkonstante
und die Dämpfungsfunktion der Vorrichtung kann
wirksam Motorrüttelschwingungen vermindern, und zwar
hauptsächlich durch die konsequente dynamische Fluiddämpfungsfunktion.
Infolgedessen können die Schwingungen,
die durch die Antriebseinheit 2 verursacht werden, in
ihrer Gesamtheit wesentlich und wirksam reduziert werden.
Außerdem kann eine Feinabstimmung der Resonanzfrequenz
der Lagerungsvorrichtung für den schwingenden Gegenstand
durch Einstellung der Querschnittsfläche der Öffnung erleichtert
werden. Um die Übertragung von Schwingungen mit
einer Schwingungsfrequenz, die sich von denjenigen in dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet, zu vermindern,
kann das Kolbenteil 54 nur so verschoben werden,
daß die Querschnittsfläche der Öffnung 60 entsprechend
der Schwingungsfrequenz, die gerade vermindert werden
soll, variiert wird.
Obwohl die Ausführungsbeispiele die Verwendung einer
Betätigungseinrichtung unter Verwendung eines unter Druck
stehenden Drucköles oder unter Verwendung elektromagnetischer
Kräfte zeigen, können auch andere Betätigungseinrichtungen
verwendet werden, z. B. solche, die einen Eingangsunterdruck,
der von der Einlaßleitung des Motors abgenommen
wird, oder Druckluft verwenden, die durch einen
Luftkompressor erhalten wird, wobei diese Systeme wahlweise
angewandt werden können.
Obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Betätigungseinrichtung
das Kolbenteil 54 nach oben und unten
verschoben wird, kann wahlweise auch das Zylinderteil 53
betätigt werden oder beide, das Zylinderteil 53 und das
Kolbenteil 54 können wahlweise betätigt werden.
Obwohl in beiden Ausführungsbeispielen die Leerlaufschwingungen
und die Motorrüttelschwingungen vermindert
werden, kann eine Lagerungseinrichtung für die Antriebseinheit
verwendet werden, die anderen Schwingungen, als
jene, die in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
erläutert wurden, vermindert oder es kann die Lagerungsvorrichtung
für andere schwingende Körper, als die Antriebseinheit
eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.
Außerdem, obwohl in den bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Leerlaufschalter 90 verwendet wurde, um die Querschnittsfläche
der Öffnung zu verändern, kann wahlweise
auch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor verwendet werden,
um die Querschnittsfläche der Öffnung wahlweise zu
ändern, wenn das Fahrzeug angehalten ist und wenn das
Fahrzeug sich fortbewegt, oder ein anderer Sensor für die
Erfassung der Fahrzeugbewegung kann wahlweise angewandt
werden.
Da, wie oben erläutert, die Lagerungsvorrichtung für den
schwingenden Körper nach der vorliegenden Erfindung eine
Öffnung aufweist, deren Querschnittsfläche variabel ist,
um eine variable Resonanzfrequenz der Lagerungsvorrichtung
zu schaffen, kann die Mehrzahl der Schwingungen
wirksam vermindert werden, unter effektivem Einsatz der
Schwingungsunterdrückungsfunktion der Anordnung, erreicht
durch die Verminderung dynamischer Federkonstante, und
die Dämpfungsfunktion, erreicht durch die dynamische
Fluiddämpfungswirkung.
In dem durch die Patentansprüche gesteckten Rahmen sind
vielfältige Abwandlungen der Merkmale der vorerläuterten
Ausführungsbeispiele und vielfältige Änderungen und Modifikationen
möglich, ohne die vorliegende Erfindung zu
verlassen.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes,
insbesondere einer Antriebseinheit eines KFZ,
mit einer ersten Fluidkammer (30), die wenigstens eine erste elastische Wandung (10) aufweist,
mit einer zweiten Fluidkammer (40), die wenigstens eine zweite elastische Wandung (20) aufweist,
mit einem Trennkörper (50), der zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) angeordnet ist,
mit einer Öffnung (60), die den Trennkörper (50) zur Verbindung der ersten und der zweiten Fluidkammern (30, 40) durchdringt, wobei die erste und die zweite Fluidkammer und die Öffnung mit einem inkompressiblen Fluid (W) gefüllt sind,
mit einer Einrichtung (90) zur Erfassung der Betriebsbedingung des schwingenden Gegenstandes, und
mit einer Betätigungsvorrichtung (80) zur Änderung der Querschnittsfläche der Öffnung (60) in Abhängigkeit der erfaßten Betriebsbedingung, dadurch gekennzeichnet,
daß die mitschwingende Fluidmasse innerhalb der Öffnung (60) über eine Querschnittsfläche zur dynamischen Dämpfungswirkung veränderbar ist.
mit einer ersten Fluidkammer (30), die wenigstens eine erste elastische Wandung (10) aufweist,
mit einer zweiten Fluidkammer (40), die wenigstens eine zweite elastische Wandung (20) aufweist,
mit einem Trennkörper (50), der zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) angeordnet ist,
mit einer Öffnung (60), die den Trennkörper (50) zur Verbindung der ersten und der zweiten Fluidkammern (30, 40) durchdringt, wobei die erste und die zweite Fluidkammer und die Öffnung mit einem inkompressiblen Fluid (W) gefüllt sind,
mit einer Einrichtung (90) zur Erfassung der Betriebsbedingung des schwingenden Gegenstandes, und
mit einer Betätigungsvorrichtung (80) zur Änderung der Querschnittsfläche der Öffnung (60) in Abhängigkeit der erfaßten Betriebsbedingung, dadurch gekennzeichnet,
daß die mitschwingende Fluidmasse innerhalb der Öffnung (60) über eine Querschnittsfläche zur dynamischen Dämpfungswirkung veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trennkörper (50) aufweist: einen Zylinderteil (53), der einen
ersten Verbindungsdurchgang (51), der sich in die erste
Fluidkammer (30) öffnet und einen zweiten Verbindungsdurchgang
(52), der sich in die zweite Fluidkammer (40) öffnet, aufweist;
ferner ein Kolbenteil (54), das zwischen dem ersten und zweiten
Verbindungsdurchgang (51, 52) angeordnet ist, und wobei die
Öffnung (60) des Trennkörpers (40) eine im wesentlichen
halbkreisförmige Ringform, die zwischen einer Trennwand (53a) des
Zylinderteiles (53) und einer Endfläche (54a) des Kolbenteiles
(54) ausgebildet ist, aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trennkörper (50) außerdem eine Ringnut (53b) aufweist, die einen
größeren Durchmesser (l₂) als die im wesentlichen
halbkreisförmige, als Ring gestaltete Öffnung (60) an der
Innenwand (53a) des Zylinderteiles (53) aufweist, so daß eine
Verlängerte, ringförmige Öffnung (60) mit der Ringnut (53b) und
der Endfläche (54a) des Kolbenteiles (54) gebildet wird, wenn die
Endfläche (54a) des Kolbenteiles (54) mit einer anderen
Endfläche (53a) des Zylinderteiles (53) in Kontakt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Betätigungseinrichtung (80) für das Kolbenteil (54) aufweist:
(a) eine Druckkammer (81), die durch einen Raum gebildet wird,
dem das Zylinderteil (53) und das Kolbenteil (54) zugeordnet ist,
(b) eine Feder (82), die innerhalb der Druckkammer (81) zur
Vorspannung des Kolbenteiles (54) in Richtung der zweiten
Fluidkammer (40) angeordnet ist, (c) eine Ölpumpe (85) zur
Erzeugung eines Druckes für Drucköl, um das Kolbenteil (54)
in Richtung der zweiten Fluidkammer (40) zu drücken, um die
Querschnittsfläche der Öffnung (60) zu vergrößern,
(d) ein elektromagnetisches Umschaltventil (88) zur Umschaltung
zwischen der Einführung des unter Druck stehenden Öles von der
Ölpumpe (85) in die Druckkammer (81) und der Abführung des unter
Druck stehenden Öles von der Ölpumpe (85), und (e) ein
Betätigungsschaltkreis (89) zur Betätigung des
elektromagnetischen Umschaltventiles (88) zur Erzeugung eines
elektrischen Signals für das elektromagnetische Umschaltventil
(88), um eine Umschaltung auszuwählen zwischen der Einführung des
unter Druck stehenden Öles von der Ölpumpe (85) in die
Druckkammer (81) und der Abführung des unter Druck stehenden Öles
in Abhängigkeit davon, ob sich die Antriebseinheit (2) im
Leerlauf befindet oder ob das Fahrzeug fährt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Betätigungseinrichtung (80) das Kolbenteil (54) in Richtung der
ersten Fluidkammer (30) entgegen der Vorspannfeder der Feder (82)
durch die Druckentlastung und Abführung des unter Druck stehenden
Öles aus der Druckkammer (81) verschiebt, so daß die
Querschnittsfläche der Öffnung (60) verringert ist,
um eine erste, vorbestimmte Querschnittsfläche zu erreichen, wenn
das Fahrzeug fährt, wobei zu diesem Zeitpunkt eine durch das
Fluid (W) innerhalb der Öffnung (60) verursachte
Resonanzfrequenz (f₁′) etwa in Übereinstimmung mit einer
Schwingungsfrequenz gelangt, die von Motorrüttelschwingungen
herrührt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
schwingende Gegenstand eine Antriebseinheit (2) eines
Kraftfahrzeuges ist und die Erfassungseinrichtung (90) ermittelt,
ob die Antriebseinheit (2) sich im Leerlauf befindet, oder ob das
Fahrzeug fährt, und die Betätigungseinrichtung die
Querschnittsfläche der Öffnung (60) vergrößert, so daß die
Resonanzfrequenz (f₂) im wesentlichen mit einem Frequenzband der
zweiten Harmonischen der Motordrehzahl zusammenfällt, wenn die
Antriebseinheit (2) sich im Leerlauf befindet und die
Querschnittsfläche der Öffnung (60) vermindert, so daß die
Resonanzfrequenz (f₁′) im wesentlichen mit einer
Schwingungsfrequenz zusammenfällt, die durch
Motorrüttelschwingungen erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt.
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