DE3821240A1 - Schwingungsdaempfungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung vom Typ einer fluidgefüllten Isolierhülse, mit einem elastischen Lagerteil, das zwischen einem Innen- und einem Außenzylinder eingesetzt und mit Fluidkammern versehen ist, die eine Schwingungsdämpfungswirkung haben. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Gestalt einer Isolierhülse, durch die ein schwingender Körper, wie z.B. eine Brennkraftmaschine an einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist, wobei der schwingende Körper sowohl Schwingungen mit niedriger Frequenz und großer Amplitude als auch Schwingungen mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude erzeugt.

Im allgemeinen ist eine Antriebseinheit, die aus einem Motor und einem Getriebe gebildet wird, durch Motorhalterungen an einer Fahrzeugkarosserie gelagert, um zu vermeiden, daß Motorschwingungen und dergleichen auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden. Solch eine Motorlagerung umfaßt üblicherweise ein elastisches Lagerteil aus Gummi oder dergleichen, das fest zwischen zwei Befestigungsteilen angeordnet ist, von denen das eine mit dem Motor und das andere mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Bei solch einer Motorlagerung besteht jedoch die Möglichkeit, daß das elastische Teil bricht und in zwei Teile getrennt wird. Um diese Schwierigkeit zu überwinden und Motorlagerung mit geringer Größe auszubilden, ist eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung vom sogenannten Innen-/Außen-Zylindertyp vorgeschlagen und praktisch verwendet worden, bei der ein elastisches Lagerteil fest zwischen dem Innen- und Außenzylinder, von denen der eine mit dem Motor und der andere mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist, aufgenommen ist. Mit einer so gestalteten Isolierhülse wird die Belastung des Motors durch das elastische Teil aufgenommen und der Innenzylinder ist daran gehindert, den Außenzylinder zu verlassen, selbst dann, wenn das elastische Lagerteil bricht und in zwei Teile zerteilt wird, da der Innenzylinder durch den Außenzylinder umgeben wird.

Eine derartige Schwingungsdämpfungsvorrichtung bestehend aus einem Innen- und einem Außenzylinder mit einem diese verbindenden elastischen Lagerteil ist z.B. in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. 61-65 935 gezeigt. Bei dieser Isolierhülse ist das elastische Lagerteil zwischen dem Innen- und Außenzylinder mit zwei Fluidkammern versehen, die gegenüberliegend in Bezug auf den Innenzylinder angeordnet und miteinander kommunizierend über eine Drosselstelle verbunden sind, die in einem Block vorgesehen ist, der fest an bzw. auf dem Innenzylinder besfestigt ist. Entsprechend deformiert sich das elastische Lagerteil wenn eine Relativverlagerung zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder bei Einleitung von Schwingungen der Brennkraftmaschine auftritt, derart, daß die eine Fluidkammer sich ausdehnt, während gleichzeitig die andere Fluidkammer kontrahiert, wodurch das Fluid innerhalb der Fluidkammer veranlaßt wird, durch die Drosselstelle hindurch zu strömen. Dies dämpft die Schwingung der Motoreinheit.

Um bestimmte Zielschwingungen innerhalb eines niederfrequenten Bereiches mit großer Schwingungsamplitude zu dämpfen ist es erforderlich, die Federkonstante, die auf der Dehnungselastizität der Fluidkammer beruht, zu minimieren oder die Flüssigkeitsmasse innerhalb der Fluidkammer zu erhöhen. Um die Flüssigkeitsmasse zu erhöhen kann man den Querschnitt der Drosselstelle zur Verbindung der Fluidkammern miteinander erhöhen oder die Länge dieser Drosselstelle erhöhen.

Die Drosselstelle in der Isolierhülse wie sie in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-65 935 gezeigt ist, muß jedoch gerade sein, da die Drosselstelle in dem Block ausgebildet ist, der an dem Innenzylinder montiert ist, so daß die Querschnittsfläche und die Länge der Drosselstelle klein sind. Folglich ist es sehr schwierig, bestimmte Zielschwingungen innerhalb eines niederfrequenten Schwingungsbereiches mit großer Schwingungsamplitude festzulegen, so daß es unmöglich ist, bestimmte Motorstoß- und Leerlaufschwingungen zu dämpfen. Außerdem stockt bei einer solchen herkömmlichen Isolierhülse die Flüssigkeit in der Drosselstelle mit geringem Querschnitt, wenn hochfrequente Schwingungen mit kleiner Amplitude auf die Isolierhülse einwirken. Daher ist es auch unmöglich, die Dämpfungscharakteristik (Zielschwingungen) der Isolierhülse innerhalb eines hochfrequenten Schwingungsbereiches mit großer Schwingungsamplitude abzustimmen, so daß es unmöglich ist, hochfrequente Schwingungen mit kleiner Amplitude zu dämpfen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schwingungsdämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art, insbesondere eine verbesserte Isolierhülse zu schaffen, die es ermöglicht wirksam niedrige Frequenzen mit hoher Amplitude, wie z.B. Motorrüttel- und Leerlaufschwingungen zu dämpfen und mit der es ebenso möglich ist, wirksam hochfrequente Schwingungen mit kleiner Amplitude zu dämpfen, die ein Dröhn- bzw. Brummgeräusch innerhalb eines Fahrgastraumes zur Folge haben.

Diese Aufgabe wird durch eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung gelöst, die eine Isolierhülse bildet und erfindungsgemäß ein elastisches Lagerteil aufweist, das fest zwischen einem Innen- und einem Außenzylinder eingesetzt ist. Das elastische Lagerteil ist mit einem Hohlraum versehen, der eine Hauptfluidkammer begrenzt. Das elastische Lagerteil ist auch mit einer Hilfsfluidkammer versehen, die von der Hauptfluidkammer in Umfangsrichtung getrennt ist. Eine Drosselstelle bzw. ein Drosselkanal ist entlang des Innenumfanges des Außenzylinders ausgebildet, um die Haupt- und Hilfsfluidkammer miteinander zu verbinden. Außerdem ist eine seitlich des Innenzylinders angeordnete, fest mit diesem verbundene Flanschplatte vorgesehen, die innerhalb der Hauptfluidkammer angeordnet ist, um die Hauptfluidkammer in radialer Richtung gegenüberliegend in eine erste und eine zweite Kammer zu unterteilen. Die Flanschplatte ist so angeordnet, daß ihre Endbereiche von der Innenwandung der Hauptfluidkammer getrennt sind, um zwischen dieser Innenwandung der Hauptfluidkammer und den äußeren Abschnitten der Flanschplatte einen Spalt zu bilden, durch den die erste und zweite Kammer miteinander verbunden sind.

Bei einer so gestalteten Isolierhülse ist die Drosselstelle bzw. der Drosselkanal zur kommunizierenden Verbindung der Haupt- und Hilfsfluidkammer bogen- oder ringförmig entlang des Innenumfanges des Außenzylinders ausgebildet und kann daher im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen sowohl in seiner Länge als auch bezüglich des Querschnittes vergrößert werden. Entsprechend nimmt die Fluidmasse, die in dem Drosselkanal schwingt zu, so daß hierdurch die Schwingungscharakteristik bzw. besonders interessierende Zielwertschwingungen, die gedämpft werden sollen, auf einen Niedrigfrequenzbereich mit großer Amplitude eingestellt werden können.

Da außerdem die Hauptfluidkammer durch die Flanschplatte in zwei Kammern unterteilt ist, findet eine Fluidverlagerung zwischen den zwei Kammern durch den Spalt statt, der rund um den Umfang der Flanschplatte ausgebildet ist, wenn die Seitenwandung der Hauptfluidkammer sich unter der Aufnahme von Eingangsschwingungen verformt. Dann ist die Fluidmasse, die sich durch diesen Spalt hindurch verlagert sehr klein, da der Spalt sehr gering ist. Somit können durch die Anordnung der Flanschplatte ebenfalls Schwingungen mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude wirksam gedämpft werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und Zeichnungen näher erläutert. In diesen sind:

Fig. 1 ein Längsschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einer fluidgefüllten Isolierhülse nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Querschnitt in Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Längsschnitt in Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines einen Drosselkanal bildenden Teiles, das in der Isolierhülse gemäß Fig. 1 verwendet wird, und

Fig. 5A und 5B Diagramme, die die Schwingungscharakteristik der Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit der Isolierhülse nach Fig. 1 verdeutlichen.

Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 3 ist in diesen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine fluidgefüllte Isolierhülse 10 umfaßt. Die Isolierhülse 10 weist ein elastisches bzw. elastomeres Lagerteil 16 auf, das fest zwischen einem Innenzylinder 12 und einem Außenzylinder 14 angeordnet ist. Der Außenzylinder 14 ist so angeordnet, daß er den Innenzylinder 12 umgibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenzylinder 12 entweder mit einer Antriebseinheit (bestehend aus Motor und Getriebe) oder der Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges durch eine Schraube verbunden, die in die Bohrung des Innenzylinders 12 eingesetzt wird, obwohl dies hier nicht gezeigt ist. Der Außenzylinder 14 ist mit dem entsprechend anderen Teil, d.h. der Kraftfahrzeugkarosserie oder der Antriebseinheit verbunden. Das elastische Lagerteil 16 ist im wesentlichen hohlzylindrisch, so daß es eine innere und eine äußere Umfangsfläche besitzt. Mit der inneren Umfangsfläche ist der Innenzylinder 12 fest durch Vulkanisation bzw. Verklebung verbunden. Auf der äußeren Umfangsfläche des elastischen Lagerteiles 17 sind ein erster und zweiter Zwischenzylinder 18, 18 a fest durch Vulkanisation oder Verklebung aufgebracht und in axialer bzw. in Fig. 1 in horizontaler Richtung an dem gegenüberliegenden Endabschnitten des elastischen Lagerteiles 16 aufgebracht. Eine Ringnut 20 ist an der äußeren Umfangsfläche des elastischen Lagerteiles 16 ausgebildet und befindet sich zwischen dem ersten und zweiten Zwischenzylinder 18, 18 a. Innerhalb dieser Ringnut 20 ist ein eine Drosselstelle bzw. einen Drosselkanal bildendes Teil 32 angeordnet, das nachfolgend noch näher erläutert wird. Das elastische Lagerteil 16 ist in einem Abschnitt (einem oberen Abschnitt, Fig. 1) mit einem Hohlraum 22 versehen, der neben der vorerwähnten Nut 20 ausgebildet oder mit dieser verbunden ist. Der Hohlraum 20 hat in Umfangsrichtung eine bestimmte Länge. Der Hohlraum 22 ist mit einer Flüssigkeit (inkompressibles Fluid) wie z.B. Wasser, Polyalcylen-Glycolöl oder Silikonöl gefüllt und dient als Hauptfluidkammer 24. Wie gezeigt, wird die Hauptfluidkammer 24 durch die vertikalen Innenseitenwandflächen 24 a, 24 b des elastischen Lagerteiles 16 bekannt. Die inneren Seitenwandflächen 24 a sind parallel zu einer gedachten Vertikalebene (nicht gezeigt), die die Achse des Innenzylinders 12 enthält, während die Innenseitenwandflächen 24 b parallel zu einer gedachten Vertikalebene (nicht gezeigt) verlaufen, die zur Achse des Innenzylinders 12 rechtwinkelig verläuft.

An seinem unteren Bereich ist das elastische Lagerteil 16 mit einem Raum 26 versehen, in dem ein Diaphragma bzw. eine Membran 28 angeordnet ist, um den Raum 26 in eine obere und eine untere Kammer 26 a, 26 b zu teilen. Die Membran 28 befindet sich an dem elastischen Lagerkörper 16 oder ist integral einstückig mit diesem ausgebildet. Die untere Kammer 26 b ist mit der vorerwähnten Flüssigkeit gefüllt und dient als Hilfsfluidkammer 30. Die Hilfsfluidkammer 30 wird von der Unterseite der Membran 28 und der inneren Umfangsfläche des den Drosselkanal bildenden Teiles 32 begrenzt.

Das den Drosselkanal bildende Teil 32 ist ringförmig ausgebildet und enthält einen zylindrischen Bodenplattenabschnitt 2 A. Drei ringförmige Flanschabschnitte 32 a, 32 b und 32 c erstrecken sich radial von dem Bodenplattenabschnitt 32 A nach außen. Die drei ringförmigen Flanschabschnitte 32 a, 32 b und 32 c sind zueinander parallel und einstückig integral mit dem Bodenplattenabschnitt 32 B ausgeführt. Die ringförmigen Flanschabschnitte 32 a, 32 c sind an den gegenüberliegenden Enden des Bodenplattenabschnittes 32 A angeordnet, während der ringförmige Flanschabschnitt 32 b in der Mitte zwischen den Flanschabschnitten 32 a, 32 c angeordnet ist, so daß zwei Ringnuten 32 d und 32 e gebildet werden. Wie deutlich aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Ringnuten 32 d, 32 e verschlossen oder teilweise blockiert durch Blockierungsstücke 34, 34 a, die integral einstückig mit dem den Drosselkanal bildenden Teil 32 sind. Die Oberseite bzw. Spitze jedes Blockierungsstückes 34, 34 a ist geneigt, derart, daß die oberen bzw. spitzen Enden der Blockierungsstücke 34, 34 a parallel zueinander sind. Außerdem ist ein Teil des ringförmigen Flanschabschnittes 32 b ausgeschnitten oder an einer Stelle zwischen den spitzen Enden der Blockierungstücke 34, 34 a entfernt, um einen Verbindungsdurchgang 36 zu schaffen, durch den die zwei Ringnuten 32 d und 32 e miteinander verbunden sind. Der Bodenplattenabschnitt 32 A ist mit zwei Öffnungen 38, 38 a versehen, die einander gegenüberliegend in Bezug auf den Verbindungsdurchlaß 36 angeordnet sind. Mit anderen Worten ist die Öffnung 38 nahe des Blockierungsstückes 34 und zwischen den Flanschabschnitten 32 a und 32 b angeordnet, während die Öffnung 38 a nahe des Blockierungsstückes 34 a und zwischen den Flanschabschnitten 32 b und 32 c positioniert ist. In dem gezeigten Zustand ist die Öffnung 38 in direkter Verbindung mit der Hauptfluidkammer 24, während die Öffnung 38 a in direkter Verbindung mit der Hilfsfluidkammer 30 ist. Entsprechend sind die Hauptfluidkammer 24 und die Hilfsfluidkammer 30 über die Ringnuten 32 d, 32 e und durch die Öffnungen 38, 38 a miteinander verbunden, wobei die Ringnuten 32 d, 32 e im wesentlichen zwei Umläufe entlang des Innenumfanges des Außenzylinders 14 ausführen.

Eine Gummischicht 40 ist durch Anvulkanisation bzw. Verklebung an der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 14 befestigt. Die Zwischenzylinder 18, 18 a und das den Drosselkanal bildende Teil 32, die auf dem Außenumfang des elastischen Lagerteiles 16 aufgenommen sind, sind fest durch Preßsitz auf der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 14 unter Abstützung an der Gummibeschichtung 40 aufgenommen. Durch diesen Preßsitz ist eine feste Abdichtung zwischen der Gummischicht 40 und den Zwischenzylindern 18, 18 a gebildet, um hierdurch eine flüssigkeitsdichte Abdichtung für die Haupt- und Hilfskammer 24, 30 zu bilden. Außerdem ist der Außenumfang jedes Flanschabschnittes 32 a, 32 b, 32 c des den Drosselkanal bildenden Teiles 32 in Preßkontakt mit der Innenumfangsfläche der Gummischicht 40 gebracht, um hierdurch zwischen diesen Teilen eine flüssigkeitsdichte Abdichtung und Berührung herzustellen. Auf diese Weise ist der äußere offene Umfangsabschnitt jeder Ringnut 32 d, 32 e durch die Gummibeschichtung 40 abgedichtet und verschlossen, so daß die auf diese Weise geschlossenen Ringnuten 32 d, 32 e einen Drosselkanal 42 bilden, der ebenfalls mit der Flüssigkeit gefüllt ist.

Das den Drosselkanal bildende Teil 32 besteht aus zwei halbzylindrischen Gegenstücken 44, 44 a, die einzeln und im festen Kontakt miteinander an der Teilungsebene P sind. Diese Gegenstücke 44, 44 a werden jeweils von oben und unten in die Ringnut 20 eingesetzt, wenn das den Drosselkanal bildende Teil 32 in die Ringnut 20 eingesetzt wird. Das den Drosselkanal bildende Teil 32 kann auch aus drei oder mehr bogenförmigen Segmenten bestehen.

Ein metallisches Anschlagteil 46 ist fest auf dem Außenumfang des Innenzylinders 12 aufgenommen und in der Mitte zwischen den gegenüberliegenden Enden (axial) des Innenzylinders 12 befestigt. Das metallische Anschlagteil 46 weist einen Nabenabschnitt 46 a auf, der auf dem Innenzylinder 12 aufgenommen ist. Der Nabenabschnitt 46 a ist einstückig integral mit einem ersten und einem zweiten Vorsprung 48, 50 versehen, die gegenüberliegend in Bezug auf die Achse des Nabenabschnittes 46 a vorspringen. Der erste Vorsprung 48 hat eine bestimmte Länge und erstreckt sich radial nach außen, um in die Hauptfluidkammer 24 hineinzuragen. Der zweite Vorsprung 50 hat eine bestimmte Länge und erstreckt sich radial nach außen, um in die obere Kammer 26 a des Raumes 26 hineinzuragen. Der erste und zweite Vorsprung 48, 50 sind wirksam, um die Verlagerung zwischen dem Innen- und Außenzylinder 12, 14 zu begrenzen.

Eine Flanschplatte 52 ist fest an dem oberen bzw. spitzen Ende des ersten Vorsprunges 48 durch eine Schraube 54 befestigt, so daß sie innerhalb der Hauptfluidkammer 24 angeordnet ist. Die Flanschplatte 52 ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen senkrecht zu dem ersten Vorsprung 48 verläuft und erstreckt sich im wesentlichen horizontal so, daß ein Spalt zwischen dem Umfang der Platte 52 und der inneren Seitenwandfläche 24 a, 24 b des elastischen Lagerteiles 16 verbleibt. Die Flanschplatte 52 teilt die Hauptfluidkammer 24 in eine obere und eine untere Kammer 24 c, 24 d, die in radialer Richtung nebeneinander liegen. Somit sind die obere und die untere Kammer 24 c, 24 d über den Spalt miteinander in Verbindung. Es wird darauf hingewiesen, daß die außen liegende obere Kammer 24 c in ihrem Volumen größer ist als die innen liegende Kammer 24 d, so daß ein Unterschied in der Volumenveränderung zwischen der oberen und unteren Kammer 24 c und 24 d besteht, wenn eine Schwingungsbelastung auftritt, die dazu führt, daß eine relative Verlagerung bzw. Verschiebung zwischen dem Innen- und Außenzylinder 12, 14 auftritt. Wie gezeigt ist die Oberseite und der Umfang der Flanschplatte 52 mit einer Gummibeschichtung 56 versehen, die wirksam ist, um ein Auftreffen der Flanschplatte 52 gegen die innere Umfangsfläche des den Drosselkanal bildenden Teiles 32 abzudämpfen, wenn der Innenzylinder 12 sich in den Fig. 1 und 2 beträchtlich nach oben verlagert.

Der zweite Vorsprung 50, der in den Raum 26 hineinragt, ist mit einer Gummibeschichtung 58 versehen, die entweder an dem elastischen Lagerteil 16 oder integral einstückig mit diesem ausgebildet ist, um hierdurch ein Auftreffen des zweiten Vorsprunges 58 beim Anschlagen über die Membran 28 gegen die innere Umfangsfläche des den Drosselkanal bildenden Teiles 32 abzudämpfen, wenn der Innenzylinder 12 sich beträchtlich nach unten in den Fig. 1 und 2 verlagert.

Nachstehend wird die Arbeits- bzw. Wirkungsweise der fluidgefüllten Isolierhülse 10 erläutert.

Im montierten Zustand der Isolierhülse 10, die die Antriebseinheit bzw. den Motor und das Getriebe des Kraftfahrzeuges mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindet, wirkt eine statische Belastung durch die Antriebseinheit in vertikaler Richtung (in Fig. 1 und 2) ein, während Schwingungen der Antriebseinheit und Motorvibrationen ebenfalls hauptsächlich in vertikaler Richtung einwirken bzw. übertragen werden. Wenn eine derartige Schwingung zwischen dem inneren und äußeren Zylinder 12, 14 auftritt, verändert sich zuerst das Volumen der Hauptfluidkammer 24 entsprechend der vertikalen Deformation des elastischen Lagerteiles 16. Dabei ist, wenn die übertragene Schwingung eine Leerlaufschwingung, Motorstoß- bzw. Vibrationsschwingung und dergleichen innerhalb eines niederfrequenten Bereiches mit großer Amplitude ist, die Volumenveränderung in der Hauptfluidkammer 24 größer, so daß die Flüssigkeit in der Hauptfluidkammer 24 und in der Hilfsfluidkammer 30 verlagert wird. Im einzelnen wird während einer Deformation der Hauptfluidkammer 24 derart, daß sie kontrahiert, die Flüssigkeit innerhalb der Hauptfluidkammer 24 durch die Öffnung 28 in den Drosselkanal 42 verdrängt und folglich wird die Flüssigkeit (in dem Drosselkanal 42) in der Menge der aus der Hauptfluidkammer verdrängten Flüssigkeit durch die Öffnung 38 a in die Hilfsfluidkammer 30 gefördert.

Während einer Deformation der Hauptfluidkammer 24 derart, daß die Hauptfluidkammer expandiert, stömt die Flüssigkeit innerhalb des Drosselkanales 42 durch die Öffnung 38 in die Hauptfluidkammer 24 und folglich wird Fluid (in der Hilfsfluidkammer 30) in einer Menge, die der Menge des abgeströmten Fluides entspricht, durch die Öffnung 38 a in den Drosselkanal 42 gefördert.

Entsprechend schwingt die Flüssigkeit in dem Drosselkanal 42 entsprechend der Volumenveränderung der Hauptflüssigkeitskammer 24, d.h. entsprechend der Schwingungseingangsgröße zwischen dem Innen- und Außenzylinder 12, 14. Dies entspricht einer Flüssigkeitssäulenresonanz in der Isolierhülse 10, um hierdurch ein erstes dynamisches Dämpfungssystem zu bilden, in dem die Flüssigkeit innerhalb des Drosselkanales 42 als Masse dient und in dem die Dehnungselastizität der Membran 28 als Feder dient. In diesem Zusammenhang kann eine Schwingungsfrequenz, die gedämpft werden soll oder ein Flüssigkeitssäulen-Resonanzpunkt in dem Drosselkanal 42 leicht auf einen Niederfrequenzbereich eingestellt werden, da die Masse der Flüssigkeit größer ist.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Drosselkanal 42 lang ausgeführt, da er zwischen dem den Drosselkanal bildenden Teil 32 entlang des Innenumfanges des Außenzylinders 14 ausgebildet und ring- oder bogenförmig gestaltet ist. Insbesondere ist in diesem Ausführungsbeispiel der Drosselkanal 42 in Gestalt der Ringnuten 32 d, 32 e mit zwei Umläufen ausgebildet und erstreckt sich daher ungefähr über eine Länge die dem zweifachen des Innenumfanges des Außenzylinders 14 entspricht. Somit kann die Länge des Drosselkanales 42 beträchtlich vergrößert werden.

Da außerdem das den Drosselkanal bildende Teil 32 zwischen dem Außenzylinder 14 und dem elastischen Lagerteil 16 angeordnet ist, ist es auch möglich einen verhältnismäßig großen Raum zu erhalten, der durch das den Drosselkanal bildende Teil 32 eingenommen wird, so daß hierdurch auch ein verhältnismäßig großer Querschnitt für den Drosselkanal 42 erhalten wird. Somit ist der Drosselkanal 42 in dieser Ausführungsform der Erfindung gegenüber herkömmlichen Anordnungen beträchtlich in Länge und Querschnitt vergrößert und daher kann die Flüssigkeitsmasse innerhalb des Drosselkanales 42 beträchtlich erhöht werden. Im Ergebnis dessen kann die Dämpfungscharakteristik bezüglich der Auswahl der gewünschten Schwingungen, die gedämpft werden sollen, auf einen Niederfrequenzbereich eingestellt werden, so daß die Übertragung von Schwingungen mit niedriger Frequenz und großer Amplitude, wie z.B. Leerlaufschwingungen, Motorvibrationen und dergleichen zwischen Motor und Fahrzeugkarosserie im wesentlichen unterdrückt oder vermieden werden können.

Für den Fall daß die Schwingungseingangsgröße, die auf die Isolierhülse 10 einwirkt, innerhalb eines Hochfrequenzbereiches mit kleiner Amplitude ist, die ein Dröhnen innerhalb eines Fahrzeugraumes verursacht, verändert sich das Volumen der Hauptfluidkammer 24 mit der einwirkenden Schwingung ähnlich wie in dem Fall der Eingabe einer niederfrequenten Schwingung mit großer Amplitude. Da die Volumenveränderung der Hauptfluidkammer 24 dabei von hoher Frequenz ist, ist das Fluid innerhalb des langen Drosselkanales 42 in einem "stockenden" Zustand, d.h. es bleibt unverlagert innerhalb des Drosselkanales 42, so daß keine Verlagerung von Fluid zwischen der Haupt- und Hilfsfluidkammer 24 und 30 stattfindet.

Die Hauptfluidkammer 24 ist jedoch durch die Flanschplatte 52 in die obere Kammer 24 c und die untere Kammer 24 d unterteilt, die miteinander über den Ringspalt δ, der zwischen dem Umfang der Flanschplatte 52 und den Wandflächen 24 a, 24 b der Hauptfluidkammer 24 verbleibt, verbunden sind, wobei die Länge des Spaltes δ in Richtung der Dicke der Flanschplatte 52 sehr klein ist. Im Ergebnis dessen findet dann, wenn die vorerwähnte Hochfrequenzschwingung auf die Isolierhülse 10 einwirkt, eine Verlagerung des Fluides durch den Spalt δ zwischen der oberen und der unteren Kammer 24 c, 24 d statt, so daß die Flüssigkeitssäulenresonanz im Bereich des Spaltes δ erzeugt wird. Diese Flüssigkeitsverlagerung findet statt, da die obere Kammer 24 c in ihrer Volumenveränderung im Verhältnis zu einer Schwingungseingabe größer ist als die untere Kammer 24 d. Somit wird durch die obere und untere Kammer 24 c, 24 d in Verbindung mit dem Spalt δ ein zweites dynamisches Dämpfungssystem gebildet. In diesem dynamischen Dämpfungssystem ist die vertikale Länge des Spaltes sehr gering und daher die Fluidmasse während der Flüssigkeitssäulenresonanz in dem Spalt δ sehr klein. Folglich können Zielschwingungen, d.h. andere Schwingungen, die gedämpft werden sollen und die von hoher Frequenz und kleiner Amplitude sind, durch Abstimmung der Dämpfungscharakteristik des zweiten dynamischen Dämpfungssystemes leicht eingestellt bzw. abgestimmt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Schwingungsfrequenz, die gedämpft wird, auf eine Frequenz f ₁ abgestimmt, die ein Dröhnen innerhalb des Fahrgastraumes veranlaßt, wie dies in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist.

Fig. 5A zeigt einen Schwingungsphasenausgang in dem zweiten dynamischen Dämpfungssystem, während Fig. 5B die dynamische Federkonstante in der Isolierhülse 10 verdeutlicht, wobei die voll ausgezogene Linie, die die Dämpfungscharakteristik dieses Ausführungsbeispieles angibt, während die unterbrochene Linie die Dämpfungscharakteristik einer Isolierhülse angibt, die ähnlich dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist, jedoch nicht mit dem zweiten dynamischen Dämpfungssystem versehen ist. Wie aus den Diagrammen gemäß Fig. 5A und 5B deutlich ist, wird durch Abstimmung der Zielschwingung, die durch das zweite dynamische Dämpfungssystem gedämpft werden soll, d.h. durch Abstimmung des Flüssigkeitssäulenresonanzpunktes im Spalt δ auf die Dröhngeräuschfrequenz f ₁, die dynamische Federkonstante von höheren Werten, die durch die unterbrochene Linie angedeutet sind, auf niedrigere Werte abgesenkt, die durch die voll ausgezogene Linie verdeutlicht werden, so daß das Dröhngeräusch innerhalb des Fahrgastraumes beträchtlich vermindert wird.

In der Kennlinie, die durch die Voll-Linie in Fig. 5B dargestellt ist, treten infolge von Rückschwingungen in dem zweiten dynamischen Dämpfungssystem höhere dynamische Federkonstantenwerte im höherfrequenten Bereich auf, und zwar bei Frequenzen, die oberhalb der Dröhngeräuschfrequenz f ₁ liegen. Dieser Hochfrequenzbereich mit hoher dynamischer Federkonstante ist jedoch weit entfernt von der Frequenz, die das Dröhngeräusch verursacht, so daß diese Erscheinung keine beträchtlichen Probleme bei der Schwingungs- bzw. Geräuschdämpfungssteuerung verursacht.

Da die inneren Seitenwandflächen 24 a, 24 b der Hauptfluidkammer 24 parallel zu der Richtung des Schwingungseinganges bzw. zu der vertikalen Richtung in den Fig. 1 und 2 liegen, kann die Querschnittsfläche und die vertikale Länge des Spaltes δ rund um den Umfang der Flanschplatte 52 im wesentlichen konstant gehalten werden, selbst während einer Volumenveränderung der Hauptfluidkammer 24 beim Einwirken von Hochfrequenzschwingungen. Da außerdem das den Krosselkanal bildende Teil 32 aus den Gegenstücken 44 und 44 a besteht, die in der Teilungsebene P in ein Ober- und ein Unterteil geteilt sind, wird die Montage des den Drosselkanal bildenden Teiles 32 in der Isolierhülse 10 erleichtert.

Für den Fachmann ist deutlich, daß verschiedene Abweichungen und Modifikationen von dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Gestalt einer Isolierhülse vorgenommen werden kann und daß hierdurch der Boden der Erfindung verlassen wird, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Da der Drosselkanal, der die Haupt- und die Hilfsfluidkammer miteinander verbindet bogen- oder ringförmig entlang des Innenumfanges des Außenzylinders ausgebildet ist, ist in dieser Ausführungsform der Erfindung der Drosselkanal länger als herkömmlich festgelegt, wie dies oben erläutert wurde. Entsprechend können Zielschwingungen, die durch das dynamische Dämpfungssystem, das durch die Haupt- und Hilfsfluidkammer und den Drosselkanal gebildet wird, sicher auf und innerhalb des Niederfrequenzbereiches mit großer Amplitude festgelegt bzw. eingestellt werden, wodurch die Übertragung von Schwingungen von der Motorseite auf die Fahrzeugkarosserieseite, wie z.B. Leerlaufschwingungen oder Motorvibrationen unterdrückt oder vermieden werden können.

Außerdem wird durch die Flanschplatte, die innerhalb der Hauptfluidkammer angeordnet ist, die Hauptfluidkammer in zwei Kammern unterteilt, die miteinander durch einen geeigneten Spalt, der zwischen dem Umfang der Flanschplatte und inneren Seitenwandfläche der Hauptfluidkammer gebildet ist, verbunden sind. Dieser Spalt ist in vertikaler Richtung sehr kurz. Diese beiden Kammern und der Spalt bilden ein weiteres dynamisches Dämpfungssystem, das wirksam ist, wenn eine Flüssigkeitsverlagerung durch den Spalt zwischen den zwei Kammern stattfindet. Die Zielschwingungen, die durch dieses dynamische Dämpfungssystem gedämpft werden sollen können so innerhalb des Hochfrequenzbereiches bei kleiner Amplitude eingestellt bzw. abgestimmt werden, wodurch die Übertragung von Hochfrequenzschwingungen, die ein Dröhngeräusch innerhalb des Fahrgastraumes verursachen, in beträchtlichem Maße unterdrückt werden kann. Somit gestattet es die Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einer fluidgefüllten Isolierhülse nach der vorliegenden Erfindung gleichzeitig Schwingungen innerhalb des Niederfrequenzbereiches (große Amplitude) und Schwingungen innerhalb des Hochfrequenzbereiches (kleine Amplitude) zu dämpfen, wodurch Karosserieschwingungen und Dröhngeräusche innerhalb des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges beträchtlich vermindert werden können. Somit steigt dann, wenn für die Motorlagerung eine fluidgefüllte Isolierhülse nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, der Fahrkomfort des Fahrzeuges und die Bequemlichkeit für die Fahrgäste beträchtlich an.

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Gestalt einer Isolierhülse durch die ein Motor an einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist. Die Isolierhülse umfaßt ein elastomeres Lagerteil, das fest zwischen einem Innen- und einem Außenzylinder eingesetzt ist. Einer der beiden Zylinder ist entweder mit dem Motor oder der Fahrzeugkarosserie verbunden, während der andere Zylinder mit dem jeweils verbleibenden Teil, Fahrzeugkarosserie bzw. Motor, verbunden ist. Das elastomere Lagerteil ist mit einer Haupt- und einer Hilfsfluidkammer versehen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die Haupt- und Hilfsfluidkammer sind miteinander durch einen Drosselkanal verbunden, der sich entlang des Innenumfanges des Außenzylinders erstreckt. Außerdem ist eine Flanschplatte fest innerhalb der Hauptfluidkammer angeordnet, um diese in zwei Kammern zu unterteilen, die in radialer Richtung übereinander angeordnet sind. Die Flanschplatte ist so angeordnet, daß ihr Umfang von der Seitenwandfläche der Hauptfluidkammer unter Bildung eines Spaltes getrennt ist, durch den die zwei Kammern miteinander in Verbindung sind. Der Drosselkanal bildet ein erstes dynamisches Dämpfungssystem zur Dämpfung von niederfrequenten Schwingungen mit großer Amplitude während der Spalt rund um den Umfang der Flanschplatte ein zweites dynamisches Dämpfungssystem zur Dämpfung von hochfrequenten Schwingungen mit kleiner Amplitude bildet.

Claims (13)

1. Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einer fluidgefüllten Isolierhülse, gekennzeichnet durch:
einen Innenzylinder (12),
einen Außenzylinder (14), der den Innenzylinder (12) umgibt,
ein elastisches Lagerteil (16), das fest zwischen dem Innen- und Außenzylinder (12, 14) angeordnet und mit einem Hohlraum (22) versehen ist, in dem eine Hauptfluidkammer (24) ausgebildet ist,
eine Einrichtung, die eine Hilfsfluidkammer (30) bildet, die in dem elastischen Lagerteil (16) ausgebildet ist, wobei die Hilfsfluidkammer (30) von der Hauptfluidkammer (24) in Umfangsrichtung getrennt ist,
eine Einrichtung, die einen Drosselkanal (42) bildet, der entlang des Innenumfanges des Außenzylinders (14) ausgebildet ist, um die Haupt- und Hilfskammer (24, 30) miteinander zu verbinden, und
eine Flanschplatte (52), die fest an einer Seite des Innenzylinders (12) radial angeordnet und innerhalb der Hauptfluidkammer (24) angeordnet ist, um die Hauptfluidkammer in eine erste und in eine zweite Kammer (24 c, 24 d) in radialer Richtung zu unterteilen, wobei der Umfang der Flanschplatten (52) von der Innenwandfläche (24 a, 24 b) der Hauptfluidkammer (24) getrennt ist, um dazwischen einen Spalt (δ) zu bilden, durch die die erste und zweite Kammer (24 a, 24 b) miteinander in Verbindung sind.

2. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, durch die die Innenwandfläche (24 a, 24 b) der Hauptfluidkammer (24) parallel zu einer Ebene ist, die sich in Richtung einer Einwirkung bzw. Eingabe der Schwingungen erstreckt.

3. Schwingungdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Drosselkanal (42) begrenzende Einrichtung ein einen ringförmigen Drosselkanal (42) bildendes Teil (32) ist, das zwischen dem Außenzylinder (14) und dem elastischen Lagerteil (16) angeordnet ist, wobei das den Drosselkanal (42) bildende Teil (32) sich entlang des Innenumfanges des Außenzylinders (14) erstreckt.

4. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (42) eine Länge besitzt, die zumindest dem halben Umfang des elastischen Lagerteiles (16) entspricht.

5. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Drosselkanal (42) bildende Teil (32) einen zylindrischen Bodenplattenabschnitt (2 A) aufweist, der sich unter Belassung eines Abstandes entlang des Innenumfanges des Außenzylinders (14) erstreckt, sowie eine Mehrzahl von ringförmigen Flanschabschnitten (32 a, 32 b, 32 c) aufweist, die sich radial nach außen von dem zylindrischen Bodenplattenabschnitt (2 A) zum Innenumfang des Außenzylinders (14) erstrecken, um einen Ringraum zwischen den benachbarten Flanschabschnitten (32 a, 32 b, 32 c) zu bilden, ferner eine Einrichtung (36) zur Herstellung einer Verbindung zwischen benachbarten Ringräumen und zur Blockierung (34, 34 a) jeweils eines Teiles jedes Ringraumes vorgesehen ist, um dem Drosselkanal (42) eine zusammenhängende Längsausdehnung zu verleihen, wobei der lineare Drosselkanal (42) sich so erstreckt, daß er eine Mehrzahl von Umläufen entlang des Innenumfanges des Außenzylinders (14) einnimmt, wobei der lineare Drosselkanal (42) einen ersten Endabschnitt aufweist, der mit der Hauptfluidkammer (24) verbunden ist und einen zweiten Endabschnitt besitzt, der mit der Hilfsfluidkammer (30) verbunden ist.

6. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Drosselkanal (42) bildende Teil (32) eine Mehrzahl bogenförmiger Segmente umfaßt.

7. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Gummibeschichtung (40), die zwischen dem Außenzylinder (14) und dem elastischen Lagerteil (16) angeordnet ist, wobei die ringförmigen Flanschabschnitte (32 a, 32 b, 32 c) des den Drosselkanal (42) bildenden Teiles (32) in festem, flüssigkeitsdichtem Kontakt mit der Gummibeschichtung (40) sind.

8. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Vorsprungsteil (48), das sich von dem Innenzylinder (12) in die Hauptfluidkammer (24) hineinerstreckt, wobei die Flanschplatte (50) fest an dem spitzen Ende des Vorsprungsteiles (48) angeordnet ist.

9. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Vorsprungsteil (48) im wesentlichen in Richtung des Eingangs der Schwingungen erstreckt und die Flanschplatte (52) sich im wesentlichen rechtwinkelig zu dem Vorsprungsteil (48) erstreckt.

10. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (24 a) außenliegend im Verhältnis zu der zweiten Kammer (24 d) angeordnet ist, wobei die erste Kammer (24 a) in ihrem Volumen größer ist als die zweite Kammer (24 d).

11. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hilfskammer (30) bildende Einrichtung eine Membran (28), die an bzw. integral mit dem elastischen Lagerteil (16) ausgeführt ist, wobei die Hilfskammer (30) zwischen der Membran (28) und dem den Drosselkanal (42) bildenden Teil (32) ausgebildet ist.

12. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfluidkammer (24) zwischen dem elastischen Lagerteil (16) und dem den Drosselkanal (42) bildenden Teil (32) ausgebildet ist.

13. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein inkompressibles Fluid, das in die Haupt- und Hilfsfluidkammer (24, 30) sowie in den Drosselkanal (42) eingefüllt ist.