DE4209735A1 - Hydraulische daempfungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Dämpfungseinrich­ tung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, und insbe­ sondere eine hydraulische Dämpfungseinrichtung zum Verhin­ dern der Übertragung von Schwingungen in einem weiten Fre­ quenzbereich, die einen einfachen Aufbau besitzt.

Eine als Motorbefestigung eines Fahrzeuges eingesetzte hydraulische Dämpfungseinrichtung wird benötigt, um Leer­ laufschwingungen zu absorbieren, wenn sich der Motor im Leerlauf befindet und um Stoß- bzw. Schüttelschwingungen einzudämmen, die während der Fahrt des Fahrzeuges auftre­ ten. Um die Leerlaufschwingungen zu absorbieren, muß die Federkonstante der Einrichtung verringert werden, und um die Schüttelschwingungen einzudämmen, muß der Dämpfungsko­ effizient der Einrichtung verringert werden.

Das US-Patent 47 00 933 beschreibt eine hydraulische Dämp­ fungseinrichtung bei der die Übertragung der erwähnten Leerlauf- und Stoßschwingungen dadurch verhindert werden, daß der Querschnittsbereich und die Länge des Durchgangs für eine Dämpfungsflüssigkeit durch Betätigen eines Ventils variiert werden.

Das US-Patent 46 10 421 beschreibt eine hydraulische Dämp­ fungseinrichtung bei der die Leerlauf- und Stoßschwingungen dadurch verhindert werden, daß das Öffnen und Schließen ei­ ner Öffnung durch ein Ventil gesteuert wird.

Die Abmessungen der mit dem Ventil ausgestatteten Däm­ fungseinrichtung werden jedoch groß und es bereitet Schwierigkeiten, diese Dämpfungseinrichtungen einzusetzen, da der Motor innerhalb eines begrenzten Motorraums unterge­ bracht werden muß.

Das US-Patent 45 83 723 und das US-Patent 46 35 910 be­ schreiben Flüssigkeitsdämpfungseinrichtungen mit elektroma­ gnetischen Vorrichtungen innerhalb der Dämpfungseinrich­ tung, so daß die Gesamtabmessungen der Dämpfungseinrichtung vergrößert werden, wodurch ebenfalls Schwierigkeiten beim Einsatz innerhalb eines räumlich begrenzten Motorraums ent­ stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Dämpfungs­ einrichtung verfügbar zu machen, bei der die Dämpfungscha­ rakteristik gegenüber Schwingungen in einem weiten Fre­ quenzbereich veränderbar ist, und das bei einem einfachen und kompakten Aufbau wirksam die Übertragung dieser Schwin­ gungen verhindert.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüche zu entnehmen.

Die hydraulische Dämpfungseinrichtung gemäß dieser Erfin­ dung weist einen dicken, schwingungsdämpfenden Gummikörper auf, der einen schwingenden Körper abstützt, und enthält eine Hauptflüssigkeitskammer, eine erste und zweite ver­ formbare Gummimembrane, die jeweils eine erste und eine zweite Hilfsflüssigkeitskammer definieren, ferner erste und zweite Durchgänge, die es jeweils den Hilfsflüssigkeitskam­ mern ermöglichen, mit der Hauptflüssigkeitskammer zu kommu­ nizieren, wobei jeder Durchgang eine Flüssigkeitsresonanz in einem vorgegebenen Frequenzbereich erzeugt, die von der des anderen Durchgangs verschieden ist. Die hydraulische Dämpfungseinrichtung nach dieser Erfindung weist ferner eine Steuereinrichtung zum Begrenzen der freien Verformung der ersten Gummimembrane auf, die die erste Hilfsflüssig­ keitskammer definiert, welche mit dem ersten Durchgang in Verbindung steht und die eine Flüssigkeitsresonanz in einem hochfrequenten Schwingungsbereich erzeugt, wenn Schwingun­ gen von dem schwingenden Körper eines vorgegebenen Freuqenzbereiches eingetragen werden.

Im einzelnen weist der dicke schwingungsdämpfende Gummikör­ per einen inneren Hohlraum auf, der nach unten offen ist. Eine Trennwand ist so vorgesehen, daß sie den inneren Hohl­ raum des schwingungsdämpfenden Gummikörpers abschließt, und hierdurch die Hauptflüssigkeitskammer definiert. Die erste verformbare Gummimembrane ist unterhalb der Trennwand vor­ gesehen, wobei der Außenumfang der ersten Gummimembrane in engem Kontakt mit dem Außenumfang der Unterseite der Trenn­ wand steht. Hierdurch wird zwischen der Trennwand und der ersten Gummimembrane die erste Hilfsflüssigkeitskammer de­ finiert. Die Trennwand enthält einen ersten Durchgang von relativ großem Durchmesser und relativ kurzer Länge, die die Trennwand durchdringt und mit der ersten Hilfsflüssig­ keitskammer in Verbindung steht und in dem eine Dämpfungs­ flüssigkeit eine Resonanz im hochfrequenten Schwingungsbe­ reich erzeugt. Die Trennwand enthält eine geschlossene Kam­ mer, die durch die zweite Gummimembrane in zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei einer dieser beiden Abschnitte eine zweite Hilfsflüssigkeitskammer bildet. Die Trennwand ent­ hält ferner den zweiten Durchgang relativ kleinen Durchmes­ sers und relativ großer Länge, der die zweite Hilfsflüssig­ keitskammer mit der Hauptflüssigkeitskammer in Verbindung bringt, und in dem die Dämpfungsflüssigkeit eine Resonanz im niederfrequenten Schwingungsbereich erzeugt.

Wenn die hydraulische Dämpfungseinrichtung der beschriebe­ nen Konstruktion mit Leerlaufschwingungen beaufschlagt wird, wird der Betrieb der Steuereinrichtung gestoppt, um die eine Gummimembrane in den frei verformbaren Zustand zu bringen. Als Folge hiervon fließt die Dämpfungsflüssigkeit im wesentlichen in den einen Durchgang in dem die Flüssig­ keitsresonanz der Dämpfungsflüssigkeit in einem hochfre­ quenten Schwingungsbereich erzeugt wird. Durch Einstellen der Resonanzfrequenz auf die der Leerlaufschwingungen, kann in diesem Bereich die Federkonstante der Einrichtung aus­ reichend verringert werden, wodurch die Leerlaufschwingun­ gen wirksam absorbiert werden.

Wenn andererseits die hydraulische Dämpfungseinrichtung nach dieser Erfindung während der Fahrt des Fahrzeugs mit Stoß- bzw. Schüttelschwingungen beaufschlagt wird, bewirkt die Steuereinrichtung eine Begrenzung der freien Verformung der die erste Hilfsflüssigkeitskammer definierenden ersten Gummimembrane, so daß eine Veränderung im Volumen dieser Hilfsflüssigkeitskammer verhindert wird. Als Folge hiervon fließt die Dämpfungsflüssigkeit nicht in die erste Hilfs­ flüssigkeitskammer sondern das meiste der Dämpfungsflüssig­ keit fließt über den zweiten Durchgang in die zweite Hilfs­ flüssigkeitskammer, in dem eine Resonanz der Dämpfungsflüs­ sigkeit im niederfrequenten Schwingungsbereich erzeugt wird. Durch Einstellen der Resonanzfrequenz auf die der Schüttelschwingungen wird der Dämpfungskoeffizient der Ein­ richtung in diesem Bereich ausreichend vergrößert, wodurch die Schüttelschwingungen wirksam eingedämmt werden.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von 3 Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtschnittansicht einer Ausführungsform ei­ ner hydraulischen Dämpfungseinrichtung nach dem er­ findungsgemäßen Prinzip, wobei die Trennwand im Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 2 dargestellt ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Trennwand; und

Fig. 3 ein Diagramm, das Frequenzcharakteristiken der Ein­ richtung darstellt.

Gemäß Fig. 1 besteht ein schwingungsdämpfender Gummikörper 10 aus einem zylindrischen dicken Gummiblock mit einem in­ neren Hohlraum, der einen kreisförmigen Querschnitt auf­ weist und sich nach unten öffnet. Ein Verbindungsteil 11 mit eine bolzenförmigen Abschnitt ist im axialen Mittelbe­ reich des Gummikörpers 10 eingebettet, um einen nicht dar­ gestellte Maschine bzw. einen Motor zu tragen. Am Außenum­ fang des Gummikörpers 10 ist eine zylindrische Seitenplatte 12 angebracht. Ferner ist in die zylindrische Seitenplatte 12, von deren Unterseite eine obere Trennplatte 13 einge­ setzt, wodurch das Innere der zylindrischen Seitenplatte 12 in zwei Abschnitte unterteilt wird.

Die obere Trennplatte 13 ist, wie Fig. 2 zeigt, kreisförmig ausgebildet. Eine kreisförmige Öffnung 14 ist derart ausge­ bildet, daß sie den Mittelachsenbereich der oberen Trenn­ platte 13 durchdringt. Um die kreisförmige Öffnung 14 sind drei bogenförmige Öffnungen 15 gebildet. Jeder dieser bo­ genförmigen Öffnungen 15 ist mittels einer Gummimembrane 16 verschlossen.

Längs der äußeren Umfangsfläche der oberen Trennplatte 13 ist über deren gesamte Länge ein Ausschnitt 17 gebildet, der als Durchgang für eine Dämpfungsflüssigkeit dient. Der Ausschnitt 17 steht mit einem Langloch 18 in Verbindung, das an der Oberseite der oberen Trennplatte 13 offen ist. Der Ausschnitt 17 steht außerdem mit einem weiteren, nicht dargestellten Langloch in Verbindung, das an einer im we­ sentlichen radial symmetrischen Position zum Langloch 18 an der Unterseite der oberen Trennplatte 13 offen ist.

Die obere Trennplatte 18 weist einen Flanschbereich 19 auf, der sich von ihrem Außenumfang nach unten erstreckt und nach außen abgewinkelt ist. Der Flanschbereich 19 steht mit dem unteren Ende der Seitenplatte 12 in Verbindung.

In die kreisförmige Öffnung 14 der oberen Trennplatte 13 ist von deren Unterseite ein Zylinderteil 20 eingesetzt, das einen weiteren Durchgang 21 für die Dämpfungsflüssig­ keit begrenzt.

Eine untere Trennplatte 22 mit einer kreisförmigen Öffnung in ihrem axialen Zentrum, die einen Innenumfang der Platte definiert, ist mit diesem am Außenumfang des unteren Endes des Zylinderteils 20 befestigt.

Eine ringförmige Gummimembrane 23 erstreckt sich zwischen der oberen Trennplatte 30 und der unteren Trennplatte 22, wobei sowohl der innere Umfangsbereich wie auch der äußere Umfangsbereich der Membrane 23 zwischen die genannten Plat­ ten eingeklemmt sind.

Das untere Ende des Zylinderteils 20 ist mit einer Gummi­ membrane 24 bedeckt. Der äußere Umfangsbereich dieser Gum­ mimembrane 24 ist zwischen der unteren Trennplatte 22 und einem abgestuften Bereich der Bodenplatte 33 eingeklemmt. Durch den beschriebenen Aufbau werden eine Hauptflüssig­ keitskammer 25 und Hilfsflüssigkeitskammern 26 bzw. 27 de­ finiert, die jeweils durch die Durchgänge 17 bzw. 21 mit der Hauptflüssigkeitskammer 25 in Verbindung stehen.

Der Durchgang 17 weist einen kleineren Querschnitt und eine größere Länge als der Durchgang 21 auf. Deshalb erzeugt die durch den Durchgang 17 strömende Dämpfungsflüssigkeit eine Resonanz im niederfrequenten Schwingungsbereich von etwa 10 Hz, während die durch den Durchgang 21 strömende Dämpfungs­ flüssigkeit eine Resonanz im hochfrequenten Schwingungsbe­ reich von etwa 30 Hz erzeugt.

Die Bodenplatte 33 erstreckt sich nach oben und ist durch Verstemmen am oberen Abschnitt der Seitenplatte 12 befe­ stigt. Eine geschlossene Druckkammer 28 ist durch die Gum­ mimembrane 24 und die Bodenplatte 33 begrenzt. Die Druck­ kammer 28 steht mittels einer Gasleitung 30 mit einem Drei­ weg-Magnetventil 29 in Verbindung. Das Magnetventil 29 wird durch eine Steuerschaltung 31 betätigt, um die Gasleitung 30 wahlweise mit der Atmosphäre oder einer Unterdruckquelle 32 zu verbinden.

Die den beschriebenen Aufbau aufweisende Dämpfungseinrich­ tung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mittels einem an der Bodenplatte 33 angebrachten Bolzen am Rahmen eines Fahrzeuges befestigt.

Wenn im Leerlaufbetrieb des Motors Leerlaufschwingungen von etwa 30 Hz auftreten, betätigt die Steuerschaltung 31 das Magnetventil 29 derart, daß die Gasleitung 30 mit der Atmo­ sphäre verbunden wird. Als Folge hiervon wird der Druck der Druckkammer 28 gleich dem atmosphärischen Druck und die Gummimembrane 24 wird frei verformbar.

Infolge der Beaufschlagung mit Leerlaufschwingungen in die­ sem Zustand, strömt die Dämpfungsflüssigkeit innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer 25 im wesentlichen in den Durchgang 21 größeren Durchmessers und erzeugt, abhängig von den be­ aufschlagten Leerlaufschwingungen, eine Resonanz. Als Folge hiervon wird die Federkonstante der Dämpfungseinrichtung im Frequenzbereich von etwa 30 Hz ausreichend vermindert, wie dies in Fig. 3 durch die Linie x dargestellt ist, und dem­ zufolge absorbiert die Dämpfungseinrichtung wirksam die Leerlaufschwingungen.

In Fig. 3 zeigt die Linie y den Dämpfungskoeffizienten in diesem Zustand an.

Treten während der Fahrt des Fahrzeuges Schüttelschwingun­ gen von etwa 10 Hz auf, dann betätigt die Steuerschaltung 31 das Magnetventil 29 in der Weise, daß die Gasleitung mit der Unterdruckquelle 32, wie beispielsweise einer Ansaug­ leitung des Motors oder dergleichen, in Verbindung gebracht wird. Demzufolge wird der Druck in der Druckkammer 28 nega­ tiv, und die Gummimembrane 24 wird gegen die Bodenplatte 33 gezogen, und haftet an dieser fest an. Demzufolge ist die freie Verformbarkeit der Gummimembrane 24 begrenzt, so daß eine Änderung im Volumen der Hilfsflüssigkeitskammer 27 verhindert wird.

Infolge der Beaufschlagung mit Schüttelschwingungen in die­ sem Zustand, strömt der größte Anteil der in der Hauptflüs­ sigkeitskammer 25 eingeschlossenen Dämpfungsflüssigkeit über den Durchgang 17, kleineren Durchmessers, in die Hilfsflüssigkeitskammer 26, wodurch die Dämpfungsflüssig­ keit im Durchgang 17 eine Resonanz in Abhängigkeit von den eingebrachten Schüttelschwingungen erzeugt. Damit wird der Dämpfungskoeffizient der Dämpfungseinrichtung im Freuqenz­ bereich von etwa 10 Hz ausreichend vergrößert, wie dies durch die Linie y′ in Fig. 3 dargestellt ist. Die Dämp­ fungseinrichtung dämmt damit wirksam die Schüttelschwingun­ gen ein. In Fig. 3 veranschaulicht die Linie x′ die Feder­ konstante in diesem Zustand.

Während der Fahrt des Fahrzeuges können auch hochfrequente Schwingungen von etwa 100 Hz mit kleiner Amplitude erzeugt werden. Bei der Ausführungsform dieser Erfindung werden die in der Hauptflüssigkeitskammer 25 durch diese hochfrequen­ ten Schwingungen kleiner Amplitude verursachten Druckände­ rungen durch die Gummimembranen 16 absorbiert, die in der oberen Trennplatte 13 vorgesehen sind.

Wie beschrieben, kann mit der hydraulischen Dämpfungsein­ richtung nach dieser Erfindung die Übertragung von Schwin­ gungen in einem weiten Frequenzbereich mittels einer einfa­ chen und kompakten Konstruktion wirksam verhindert werden.

Claims (5)

1. Hydraulische Dämpfungseinrichtung enthaltend,
eine dicken, schwingungsdämpfenden Gummikörper (10) zum Stützen eines schwingenden Körpers, der eine Hauptflüs­ sigkeitskammer (25) begrenzt;
eine erste und eine zweite verformbare Gummimembrane (24, 23), die eine erste bzw. eine zweite Hilfsflüssig­ keitskammer (27, 26) begrenzen;
einen ersten und einen zweiten Durchgang (21, 17) zum Verbinden der jeweiligen Hilfsflüssigkeitskammern (27 bzw. 26) mit der Hauptflüssigkeitskammer (25), wobei jeder der Durchgänge in einer den betreffenden Durchgang durchströ­ menden Dämpfungsflüssigkeit eine Resonanz innerhalb eines vorgegebenen Schwingungsfrequenzbereiches erzeugt, und die Resonanzen voneinander verschieden sind; und
eine Steuereinrichtung (29, 31) zum Einschränken der freien Verformung einer (24) dieser verformbaren Gummimem­ branen, wodurch eine Veränderung im Volumen der Hilfsflüs­ sigkeitskammer (27) verhindert wird, die mit dem Durchgang (21) in Verbindung steht der eine Flüssigkeitsresonanz in einem hochfrequenten Schwingungsbereich (um 30 HZ) erzeugt, wenn durch den schwingenden Körper Schwingungen dieses Fre­ quenzbereiches eingebracht werden.

2. Hydraulische Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der dicke, schwingungsdämpfende Gummikörper (10) einen Hohlraum aufweist, der sich nach unten erstreckt und ein Trennelement (Trennwand 13/22), das den Hohlraum zur Begrenzung der Hauptflüssigkeitskammer (25) abschließt,
die erste Gummimembrane (24) unter dieser Trennwand (13/22) angeordnet ist, wobei sie mit ihrem Außenumfang in engem Kontakt mit dem Außenumfang der Unterseite der Trenn­ wand steht, zum Begrenzen der ersten Hilfsflüssigkeitskam­ mer (27) zwischen der Trennwand (13/22) und der ersten Gum­ mimembrane (24),
die Trennwand (13/22) den ersten Durchgang (21) für die Bewegung einer Dämpfungsflüssigkeit in diesem enthält, wobei der erste Durchgang einen großen Durchmesser und eine kurze Länge aufweist und die Trennwand (13/22) durchdringt, und die Dämpfungsflüssigkeit in der ersten Hilfsflüssig­ keitskammer (27) die Resonanz in dem genannten hochfrequen­ ten Schwingungsbereich erzeugt;
die Trennwand (13/22) eine geschlossene Kammer ent­ hält, die durch die zweite Gummimembrane (23) in zwei Ab­ schnitte unterteilt ist;
einer der zwei Abschnitte die zweite Hilfsflüssig­ keitskammer (26) bildet; und
die Trennwand (13/22) ferner den zweiten Durchgang (17) für eine Bewegung der Dämpfungsflüssigkeit in diesem enthält, der einen kleineren Durchmesser mit größerer Länge als der erste Durchgang (21) aufweist, und die Hilfsflüs­ sigkeitskammer (26) mit der Hauptflüssigkeitskammer (25) in Verbindung bringt, und daß die Dämpfungsflüssigkeit in der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer eine Resonanz im niederfre­ quenten Schwingungsbereich (10 Hz) erzeugt.

3. Hydraulische Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Bodenplatte (33) unterhalb der ersten, die erste Hilfsflüssigkeitskammer (27) begrenzenden Gummimembrane (24) enthält zur Bildung einer Druckkammer (28) zwischen der ersten Gummimembrane (24) und der Bodenplatte (33), daß die Druckkammer (28) wahlweise in Verbindung mit der Atmosphäre oder einer Unterdruckquelle (32) gebracht werden kann, wobei, falls die Druckkammer (28) mit der Un­ terdruckquelle (32) in Verbindung gebracht wird, die erste Gummimembrane (24) gegen die Bodenplatte (33) gezogen wird und hier anhaftet, so daß die freie Verformung der ersten Gummimembrane (24) eingeschränkt ist.

4. Hydraulische Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennwand (13/22) aus einer oberen Trennplatte (13), die einen nach unten abgewinkelten äußeren Umfangsbe­ reich (19) aufweist, und einer unteren Trennplatte (22) ge­ bildet ist, deren äußerer Umfangsbereich in engem Kontakt mit dem nach unten abgewinkelten äußeren Umfangsbereich (19) steht, wodurch eine geschlossene Kammer zwischen der oberen Trennplatte (13) und der unteren Trennplatte (22) definiert wird,
ein Zylinderteil (20) dessen Innenraum als der ge­ nannte erste Durchgang (21) dient, die obere und die untere Trennplatte (13 und 22) durchdringt;
die zweite Gummimembrane (23), die die zweite Hilfs­ flüssigkeitskammer (26) begrenzt, sich vom Außenumfang des Zylinderteils (20) aus erstreckt und die Außenränder der oberen Trennplatte (13) und der unteren Trennplatte (22) dicht berührt; und
der zweite Durchgang (17) längs des äußeren Umfangs­ bereiches der oberen Trennplatte (13) gebildet ist.

5. Hydraulische Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine die obere Trennplatte (13) durchdringende Öffnung (15) gebildet und diese mit einer Gummimembrane (16) zum Absor­ bieren von Änderungen im Innendruck der Hauptflüssigkeits­ kammer (25) bedeckt sind.