DE69834994T2

DE69834994T2 - Schwingungsisolierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE69834994T2
Application number: DE69834994T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi c/o Bridgestone Corporation Kojima; Yuzo c/o Bridgestone Corporation Hattori
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: EP0908645A3; US6073918A; DE69834994D1; EP0908645B1; JP4137201B2; EP0908645A2; JPH11108108A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß dem Überbegriff des Anspruchs 1, welche die Übertragung von Schwingungen von einem Schwingungen erzeugenden Element verhindert und dort einsetzbar ist, wo die Übertragung von Schwingungen beispielweise von einem auf einem Fahrzeug befindlichen Verbrennungsmotor verhindert wird.
Beschreibung der verwandten Technik
Zum Beispiel ist eine Konstruktion bekannt, in der eine als Befestigung eines Verbrennungsmotors dienende, schwingungsisolierende Vorrichtung zwischen einem Fahrzeugmotor, welcher der die Schwingungen erzeugende Teil ist, und einer Fahrzeugkarosserie, welche der die Schwingungen empfangende Teil ist, angeordnet ist und die vom Verbrennungsmotor erzeugten Schwingungen von dieser schwingungsisolierenden Vorrichtung absorbiert und daran gehindert werden, sich in die Fahrzeugkarosserie auszubreiten.
Genau gesagt besitzt ein Beispiel dieser schwingungsisolierenden Vorrichtung eine Konstruktion, in der eine Hauptflüssigkeitskammer und eine Hilfsflüssigkeitskammer im Inneren vorgesehen sind und diese Flüssigkeitskammern über einen Drosselkanal, der als Mündung dient, miteinander verbunden sind. Wenn der angeordnete Verbrennungsmotor so betrieben wird, dass er Schwingungen erzeugt, werden die Schwingungen von der Flüssigkeit innerhalb des Drosselkanals, der diese Flüssigkeitskammern verbindet, aufgrund von Resonanz der Flüssigkeitssäule oder Ähnlichem als reduzierter dynamischer Federwirkung absorbiert oder gedämpft. Die Übertragung von Schwingungen wird dadurch verhindert.
Andererseits wächst der Bereich der Schwingungsfrequenzen wegen des breiten Bereichs der Betriebszustände eines Verbrennungsmotors. Dementsprechend ist in den letzten Jahren eine schwingungsisolierende Vorrichtung mit Drosselkanälen von unterschiedlicher Länge und mit unterschiedlichen Innendurchmessern vorgeschlagen worden, um die Merkmale der Schwingungsisolierung gegenüber jeder Form der Schwingungen aus einem solchen breiten Frequenzbereich aufrecht zu erhalten. Alternativ dazu ist eine schwingungsisolierende Vorrichtung vorgeschlagen worden, in der eine aus Gummi hergestellte Membran auf der gegenüberliegenden Seite eines Trennelements, das eine Hauptflüssigkeitskammer und eine Hilfsflüssigkeitskammer trennt, in Bezug auf die Hauptflüssigkeitskammer angeordnet ist, die Verformbarkeit dieser Membran dazu genutzt wird, die dynamische Federkonstante der hochfrequenten Schwingungen zu reduzieren, wodurch die hochfrequenten Schwingungen reduziert werden.
Wenn jedoch niederfrequente Schwingungen gleichzeitig mit dem Entstehen hochfrequenter Schwingungen erzeugt werden, lassen sich die Schwingungen nur schwer durch irgendeine der oben dargestellten schwingungsisolierenden Vorrichtungen ausreichend reduzieren.
Außerdem wird in US-A-5 310 169 und JP-A-63 023 041 eine schwingungsisolierende Vorrichtung mit den Merkmalen des Überbegriffs von Anspruch 1 offengelegt, d.h. sie weist eine Hauptflüssigkeitskammer und eine erste Nebenflüssigkeitskammer sowie eine zweite Nebenflüssigkeitskammer auf, wobei beide Nebenflüssigkeitskammern mit der Hauptflüssigkeitskammer verbunden sind. Jede der beiden Nebenflüssigkeitskammern kann über ein Ventil mit der Hauptflüssigkeitskammer verbunden werden.
Vor dem Hintergrund dieser Ausführungen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine schwingungsisolierende Vorrichtung vorzusehen, die Schwingungen auch dann ausreichend reduzieren kann, wenn niederfrequente Schwingungen gleichzeitig mit hochfrequenten Schwingungen erzeugt werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine schwingungsisolierende Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 vor.
Weiterhin sieht, wie oben beschrieben, die vorliegende Erfindung eine schwingungsisolierende Vorrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Membran an der Seite der ersten Hilfsflüssigkeitskammer des Trennelements angeordnet ist.
Die Funktion der schwingungsisolierenden Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden erläutert.
Wenn niederfrequente Schwingungen vom Schwingungen erzeugenden Teil, der mit einem der anschließenden Elemente verbunden ist, übertragen werden, werden sie aufgrund der Verformung des elastischen Körpers gedämpft.
Außerdem ändert sich der Rauminhalt der Hauptflüssigkeitskammer aufgrund dieser Verformung des elastischen Körpers. Dadurch jedoch, dass zu diesem Zeitpunkt der Durchgang, der die Hauptflüssigkeitskammer und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer verbindet, durch das Ventil geschlossen wird, fließt die Flüssigkeit nicht in die zweite Hilfsflüssigkeitskammer, sondern zwangsgeführt in die erste Hilfsflüssigkeitskammer. Infolgedessen werden die Druckänderungen in der Flüssigkeit innerhalb des Durchgangs herbeigeführt, der die Hauptflüssigkeitskammer und die erste Hilfsflüssigkeitskammer verbindet. Dementsprechend wird die erste Membran, die elastisch verformbar ist und mindestens einen Teil der Trennwand dieser ersten Hilfsflüssigkeitskammer bildet, verformt.
Kurz gesagt, wenn die niederfrequenten Schwingungen vom Schwingungen erzeugenden Teil übertragen werden, werden die niederfrequenten Schwingungen sowohl vom elastischen Körper als auch von der Flüssigkeit innerhalb des Durchgangs, der die Hauptflüssigkeitskammer und die erste Hilfsflüssigkeitskammer verbindet, gedämpft. Somit können die Schwingungen nur schwer zum Schwingungen empfangenden Teil übertragen werden.
Andererseits ändert sich, wenn die Schwingungsfrequenz geändert wird und die hochfrequenten Schwingungen, die vom Durchgang zwischen der Hauptflüssigkeitskammer und der ersten Hilfsflüssigkeitskammer nicht reduziert werden können, vom verbundenen, Schwingungen erzeugenden Teil zu irgendeinem der anschließenden Teile übertragen werden, der Rauminhalt der Hauptflüssigkeitskammer aufgrund der Verformung des elastischen Körpers in derselben Weise wie in der zuvor erwähnten Übertragung.
Zu diesem Zeitpunkt betätigt der Stellantrieb das Ventil entsprechend der Schwingungsfrequenz, und der Durchgang, der die Hauptflüssigkeitskammer und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer verbindet, wird geöffnet. Aufgrund von Änderungen des Rauminhalts dieser Hauptflüssigkeitskammer werden in der Flüssigkeit innerhalb des Durchgangs, der die zweite Hilfsflüssigkeitskammer und die Hauptflüssigkeitskammer verbindet, Druckänderungen herbeigeführt. Dementsprechend wird die zweite Membran, die elastisch verformbar ist und mindestens einen Teil der Trennwand der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer bildet, verformt.
Dies führt dazu, dass, wenn die hochfrequenten Schwingungen vom Schwingungen erzeugenden Teil übertragen werden, die dynamische Federkonstante der Schwingungen vom Durchgang, der die Hauptflüssigkeitskammer und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer verbindet, reduziert wird, wobei die hochfrequenten Schwingungen absorbiert werden, und die Schwingungen lassen sich nur schwer zum Schwingungen empfangenden Teil übertragen.
Außerdem ist die zweite Membran starrer als die erste Membran ausgebildet, und der Durchgang, der die Hauptflüssigkeitskammer und die erste Hilfsflüssigkeitskammer verbindet, ist unveränderlich geöffnet. Infolgedessen kann, wenn die niederfrequenten Schwingungen zusammen mit den hochfrequenten Schwingungen erzeugt werden, die erste Membran so verformt werden, dass diese niederfrequenten Schwingungen, die gleichzeitig mit dem Entstehen der hochfrequenten Schwingungen erzeugt werden können, vom Durchgang, der die Hauptflüssigkeitskammer und die erste Hilfsflüssigkeitskammer verbindet, gedämpft werden können.
Mit anderen Worten, entsprechend der schwingungsisolierenden Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden die niederfrequenten Schwingungen gedämpft, die dynamische Federkonstante der hochfrequenten Schwingungen wird reduziert und die niederfrequenten Schwingungen, die möglicherweise gleichzeitig mit dem Entstehen der hochfrequenten Schwingungen erzeugt werden, werden gedämpft. Deshalb werden die Schwingungen mit einer beliebigen Schwingungsfrequenz ausreichend absorbiert, und der breite Schwingungsbereich kann reduziert werden.
Zum Beispiel sei angenommen, dass der Schwingungen erzeugende Teil ein Verbrennungsmotor und der Schwingungen empfangende Teil eine Fahrzeugkarosserie ist. Die niederfrequenten Schwingungen, die entstehen, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, werden gedämpft. Während des Leerlaufs, bei dem die hochfrequenten Schwingungen entstehen, wird eine Resonanz in der Flüssigkeitssäule erzeugt, und die dynamische Federkonstante wird reduziert. Die entsprechenden Schwingungen werden dadurch reduziert, und die niederfrequenten Schwingungen, die möglicherweise während des Leerlaufs zusätzlich zu den hochfrequenten Schwingungen entstehen, können reduziert werden.
Außerdem sieht die vorliegende Erfindung zusätzlich zu der oben beschriebenen Konstruktion eine schwingungsisolierende Vorrichtung mit einer Konstruktion vor, in der die zweite Membran auf der Seite der ersten Hilfsflüssigkeitskammer des Trennelements angeordnet ist.
Wird die zweite Membran auf der gegenüberliegenden Seite des Trennelements in Bezug auf die Hauptflüssigkeitskammer vorgesehen, so wird die zweite Membran verformt, und der Innendruck der Hauptflüssigkeitskammer wird absorbiert, wenn die niederfrequenten Schwingungen erzeugt werden. Somit besteht die Sorge, dass der Verlust des Innendrucks in der Hauptflüssigkeitskammer hoch ist und die niederfrequenten Schwingungen unzureichend gedämpft werden. Da jedoch die zweite Membran sich nicht auf der gegenüberliegenden Seite des Trennelements bezogen auf die Hauptflüssigkeitskammer befindet, besteht in der schwingungsisolierenden Vorrichtungen der oben beschriebenen Konstruktion kein Anlass zur Sorge, dass die niederfrequenten Schwingungen unzureichend gedämpft werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer schwingungsisolierenden Vorrichtung bezogen auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn Leerlaufschwingungen erzeugt werden.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der 1.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der 2.
4 ist eine Schnittansicht einer schwingungsisolierenden Vorrichtung bezogen auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn Rüttelschwingungen erzeugt werden.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der 4.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der 5.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden wird eine schwingungsisolierende Vorrichtung bezogen auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Basis der 1 bis 6 erläutert.
Wie in 1, die das vorliegende Ausführungsbeispiel beschreibt, gezeigt, wird eine tellerförmige, untere Metallblechbefestigung 12, die als erstes Befestigungselement dient, an einem unteren Teil der schwingungsisolierenden Vorrichtung 10 gebildet, und eine Schraube 14 zum Anschließen und Befestigen dieser schwingungsisolierenden Vorrichtung 10 an einer nicht abgebildeten Fahrzeugkarosserie befindet sich am unteren Teil dieser unteren Metallblechbefestigung 12. Ein Flanschteil 12A ist an der Außenseite dieser unteren Metallblechbefestigung 12 vorgesehen, und eine äußere Zylindermetallbefestigung 16, die zylindrisch und so ausgebildet ist, dass der obere Teil breit ist, ist am oberen Teil dieses Flanschteils 12A angeordnet.
Ein zylindrischer, elastischer Körper 18, bestehend aus Gummi, ist durch Vulkanisierung an der inneren Umfangsfläche dieser äußeren Zylindermetallbefestigung 16 befestigt, und eine Gummischicht 18A, die dünn ist und sich ringförmig abwärts erstreckt, wird am unteren Teil dieses elastischen Körpers 18 gebildet. Der obere zentrale Teil dieses elastischen Körpers 18 ist durch Vulkanisierung an einer oberen Metallblechbefestigung 20, die als zweites Befestigungselement dient, befestigt, und eine Schraube 22, die zum Verbinden eines nicht abgebildeten Motors verwendet wird, ragt aufwärts aus dem zentralen Teil dieser oberen Metallblechbefestigung 20 heraus.
Ein zylindrisches Trennelement 28 ist an einem unteren Teil des elastischen Körpers 18 angeordnet, und ein Raum ist zwischen dem elastischen Körper 18 und dem Trennelement 28 vorgesehen. Das Trennelement 28 legt sich über die dünne Gummischicht 18A an die äußere Zylindermetallbefestigung 16 an. Der vom elastischen Körper 18 und dem Trennelement 28 definierte Raum bildet eine Hauptflüssigkeitskammer 30 und ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, z.B. Wasser, Öl oder Ähnlichem. Dementsprechend wird eine Trennwand der mit Flüssigkeit gefüllten Hauptflüssigkeitskammer 30 durch den elastischen Körper 18 und das Trennelement 28 gebildet. Dieses Trennelement 28 kann durch Formen vollständig aus einem Kunstharz oder einem Metall wie Aluminium oder Ähnlichem hergestellt werden.
Weiterhin ragt der untere Teil des Trennelements 28 nach außen und ist zwischen dem unteren Teil der äußeren Zylindermetallbefestigung 16 und dem Flanschteil 12A der unteren Metallblechbefestigung 12 abgestumpft. Da der untere Teil der äußeren Zylindermetallbefestigung 16 in den äußeren Umfangsteil des Flanschteils 12A der unteren Metallblechbefestigung 12 gestemmt ist, sind die untere Metallblechbefestigung 12, die äußere Zylindermetallbefestigung 16 und das Trennelement 28 gemeinsam fixiert.
Außerdem ist eine erste Membran 26, die dünn ist, aus Gummi besteht und elastisch verformt werden kann, so angeordnet, dass sie sich gegenüber der unteren Fläche des Trennelements 28 in einem Zustand befindet, in dem der äußere Umfangsteil der ersten Membran 26 zwischen dem unteren Teil des Trennelements 28 und dem Flanschteil 12A der unteren Metallblechbefestigung 12 abgestumpft ist.
Dementsprechend bildet ein zwischen der ersten Membran 26 und der unteren Fläche des Trennelements 28 gebildeter Raum eine erste Hilfsflüssigkeitskammer 32, und ein zwischen der Unterseite der ersten Membran 26 und dem unteren Teil der unteren Metallblechbefestigung 12 gebildeter Raum bildet eine erste Luftkammer 40. Infolgedessen lässt sich diese erste Membran 26 leicht verformen.
Wie in 1 gezeigt, befindet sich ein gerillter Teil 34 auf der äußeren Umfangsfläche des Trennelements 28 in dessen Umfangsrichtung. Eine Rüttelschwingungsöffnung 64 stellt einen Durchgang dar, der von diesem gerillten Teil 34 und der inneren Umfangsfläche der dünnen Gummischicht 18A gebildet wird, und ein Ende der Rüttelschwingungsöffnung 64 erstreckt sich nach oben und ist mit der Hauptflüssigkeitskammer 30 verbunden. Weiterhin erstreckt sich das andere Ende dieser Rüttelschwingungsöffnung 64 einwärts und ist mit der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 32 verbunden. Diese Rüttelschwingungsöffnung 64 dient als Drosselkanal zum Absorbieren von Rüttelschwingungen.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, wird andererseits eine Kreisbohrung 36, die sich in Richtung des Radius des Trennelements 28 erstreckt und als Durchgang mit großem Durchmesser dient, am Trennelement 28 gebildet. Ein Ende dieser Kreisbohrung 36 ist nach oben offen und mit der Hauptflüssigkeitskammer 30 verbunden. Eine Senkbohrung 38 mit einem größeren Durchmesser als die Kreisbohrung 36 wird am anderen Ende dieser Kreisbohrung 36 gebildet. Eine Hülse 42 ist in diese Senkbohrung 38 eingepasst.
Ein als Ventil dienender Rotor 46 ist drehbar in diese Hülse 42 eingesetzt. In diesem Rotor 46 wird ein zylindrischer Teil 46A mit einem großen Durchmesser am rechten Teil in 1 gebildet, und ein als drehende Welle dienender, schmaler Wellenteil 46B wird am linken Teil in 1 gebildet. Weiterhin ist ein O-Ring 47 in den äußeren Umfang dieses schmalen Wellenteils 46B eingepasst, und dank diesem O-Ring 47 entweicht keine Flüssigkeit durch einen Spalt zwischen der Hülse 42 und dem schmalen Wellenteil 46B auf die Außenseite des Trennelements 28.
Wie in 3 gezeigt, wird außerdem ein Paar Durchgangsbohrungen 48, welche die Innenseite und die Außenseite des zylindrischen Teils 46A verbinden, an den Teilen des zylindrischen Teils 46A des Rotors 46 gebildet, die um 180° in ihrer Umfangsrichtung voneinander versetzt sind.
Weiterhin befindet sich eine zweite Membran 82, die aus Gummi hergestellt ist, elastisch verformt werden kann und starrer als die erste Membran 26 ist, am unteren Teil des Trennelements 28. Diese zweite Membran 82 ist an einer ringförmigen Pratze 84 in einem Zustand angebaut, in dem der äußere Umfangsteil der zweiten Membran 82 durch Vulkanisierung mit der inneren Umfangsfläche der Pratze 84 befestigt ist. Diese Pratze 84 ist mit einem Klebemittel oder Ähnlichem an der unteren Fläche des Trennelements 28 befestigt. Das führt dazu, dass die zweite Membran 28 sich an der Seite der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 32 befindet, welche die Unterseite des Trennelements 28 ist.
Ein Zwischenraum zwischen der zweiten Membran 82 und der unteren Fläche des Trennelements 28 bildet eine mit Flüssigkeit gefüllte, zweite Hilfsflüssigkeitskammer 86. Diese zweite Membran 82 ist elastisch verformbar und bildet mindestens einen Teil einer Trennwand der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 86.
Hingegen wird eine Verbindungsbohrung 50 an einem Teil der Hülse 42 und des Trennelements 28 entsprechend dem unteren Teil des zylindrischen Teils 46A gebildet. Wenn der Rotor 46 gedreht wird und die Durchgangsbohrung 48 dieser Verbindungsbohrung 50 gegenübersteht, werden die Kreisbohrung 36 und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer 86 verbunden.
Kurz gesagt, aufgrund der Kreisbohrung 36 und der Verbindungsbohrung 50 wird eine Leerlaufschwingungsöffnung 60 gebildet, welche die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer 86 verbindet und als Drosselkanal zum Absorbieren der Leerlaufschwingungen dient.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, wird andererseits an einem Teil der Hülse 42 und dem Trennelement 28 entsprechend der Querseite des zylindrischen Teils 46A eine Dröhnschwingungsbohrung 52 mit einem kleinen Durchmesser diagonal abwärts vom zylindrischen Teil 46A gebildet. Eine dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56, die einen scheibenförmigen Raum bildet, wird an einem Teil innerhalb des Trennelements 28 entsprechend einem Öffnungsende dieser Dröhnschwingungsbohrung 52 gebildet. Das Ende der Dröhnschwingungsbohrung 52 ist zur dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 geöffnet. Dementsprechend werden, wenn der Rotor 46 gedreht wird und die Durchgangsbohrung 48 dieser Dröhnschwingungsbohrung 52 gegenübersteht, die Kreisbohrung 36 und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56 verbunden.
Kurz gesagt, aufgrund der Kreisbohrung 36 und der Dröhnschwingungsbohrung 52 wird eine Dröhnschwingungsöffnung 62 gebildet, welche die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56 verbindet und als Drosselkanal zum Absorbieren von Dröhngeräuschen dient.
Eine dünne dritte Membran 54, die aus Gummi hergestellt ist, ist am oberen Teil dieser dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 innerhalb des Trennelements 28 angeordnet. Diese dritte Membran 54 bildet eine elastisch verformbare Trennwand der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56.
Weiterhin ist ein Deckel 66 am oberen Teil des Trennelements 28 angeordnet, und eine Raum wird zwischen dem Deckel 66 und der dritten Membran 54 gebildet. Der Raum zwischen dem Deckel 66 und der dritten Membran 54 wird von diesem Deckel 66 abgedichtet und ist mit Gas wie etwa Luft oder Ähnlichem gefüllt.
Genauer gesagt bildet der Raum zwischen dieser dritten Membran 54 und der unteren Fläche des Deckels 66 eine zweite Luftkammer 58, die in das Trennelement 28 eingebaut und mit Gas gefüllt ist. Diese zweite Luftkammer 58 ist der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 mit der dritten Membran 54 benachbart angeordnet, die als eine elastisch verformbare Trennwand der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 dazwischen dient. Dementsprechend kann die dritte Membran 45 verformt werden.
Mit anderen Worten, die dritte Membran 54 bildet einen Teil der Trennwand der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56. Wie in 3 gezeigt, ist die Oberfläche dieser dritten Membran 54 kleiner als diejenige der ersten Membran 26, die einen Teil der Trennwand der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 32 bildet. Somit ist die dritte Membran 54 starrer als die erste Membran 26.
Entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion wird der Rotor 46 gedreht und, wie in den 1 bis 3 gezeigt, wenn die Leerlaufschwingungsöffnung 60 durch die Durchgangsbohrung 48 des zylindrischen Teils 46A geöffnet wird, werden die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer 86 über die Leerlaufschwingungsöffnung 60 verbunden. Weiterhin wird der Rotor 46 um 90° aus dieser Position gedreht, und wie in den 4 bis 6 gezeigt, wenn die Dröhnschwingungsöffnung 62 durch die Durchgangsbohrung 48 des zylindrischen Teils 46A geöffnet wird, werden die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56 über die Dröhnschwingungsöffnung 62 verbunden. Das führt dazu, dass der Rotor 46 diese Öffnungen 60 du 62 öffnet und schließt und die Durchgänge umschaltet.
Andererseits wird auf einer Seitenfläche der äußeren Zylindermetallbefestigung 16 und an einem Teil der äußeren Zylindermetallbefestigung 16 und der dünnen Gummischicht 18A eine Durchgangsbohrung 68 die der Hülse 42 entspricht, gebildet. Ein Motor 70, der als Stellantrieb dient, ist am äußeren Umfangsteil der äußeren Zylindermetallbefestigung 16 angeordnet, der dieser Durchgangsbohrung 68 entspricht. Der Motor 70 ist mit einer nicht abgebildeten Befestigungsschraube an den äußeren Umfangsteil der äußeren Zylindermetallbefestigung 16 angeschraubt. Eine Drehwelle 70A dieses Motors 70 ist an das entfernte Ende des schmalen Wellenteils 46B des Rotors 46 angeschlossen.
Wie oben beschrieben, wird der Rotor 46 vom Motor 70 in der Weise gedreht, dass entweder die Position gewählt wird, in der die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer 86 über die Leerlaufschwingungsöffnung 60 (wie in den 1 bis 3 gezeigt) verbunden werden, oder die Position, in der die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56 über die Dröhnschwingungsöffnung 62 (wie in den 4 bis 6 gezeigt) verbunden werden. Dieser Motor 70 ist an einen Regler 72 angeschlossen, der die Aufgabe hat, die Drehung des Motors 70 zu regeln. Der Regler 72 wird über eine Stromversorgung des Fahrzeugs betrieben, empfängt Messsignale von mindestens einem Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber 74 und einem Motordrehzahlgeber 76, erfasst Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl und kann ermitteln, ob Leerlaufschwingungen oder Rüttelschwingungen erzeugt werden.
Im Folgenden wird der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert.
Wenn der auf der oberen Metallblechbefestigung 20 angeordnete Verbrennungsmotor betrieben wird, werden die Schwingungen des Verbrennungsmotors über die obere Metallblechbefestigung 20 auf den elastischen Körper 18 übertragen. Der elastische Körper 18 dient als Schwingungen absorbierender Hauptkörper und kann aufgrund einer Schwingungsdämpfungsfunktion, die auf der inneren Reibung des elastischen Körpers 18 beruht, Schwingungen absorbieren.
Außerdem wird der Rauminhalt des Flüssigkeit innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 32 aufgrund der Verformung des elastischen Körpers 18 und der ersten Membran 26 verändert, und die Flüssigkeit fließt durch die Rüttelschwingungsöffnung 64 zwischen der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 32. Der Rauminhalt der Flüssigkeit innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 86 wird aufgrund der Verformung des elastischen Körpers 18 und der zweiten Membran 82 verändert, und die Flüssigkeit fließt durch die Leerlaufschwingungsöffnung 60 zwischen der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 86. Der Rauminhalt der Flüssigkeit zwischen der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 wird aufgrund der Verformung des elastischen Körpers 18 und der dritten Membran 54 verändert, und die Flüssigkeit fließt durch die Dröhnschwingungsöffnung 62 zwischen der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56. Der schwingungsisolierende Effekt kann aufgrund einer Dämpfungsfunktion, die auf dem Viskositätswiderstand der Flüssigkeitsströme und der Resonanz der Flüssigkeitssäulen beruht, die in diesen Öffnungsräumen erzeugt werden, verbessert werden.
Zusätzlich zur Rüttelschwingungsöffnung 64, die unveränderlich geöffnet ist, werden die Leerlaufschwingungsöffnung 60 und die Dröhnschwingungsöffnung 62 vorgesehen. Weiterhin wird der Rotor 46 zum Umschalten der Durchgänge zwischen der Leerlaufschwingungsöffnung 60 und der Dröhnschwingungsöffnung 62 vorgesehen. Das führt dazu, dass Folgendes geschieht.
Wenn ein Fahrzeug mit Geschwindigkeiten von beispielsweise 70 bis 80 km/h oder mehr fährt, werden Rüttelschwingungen (weniger als 15 Hz) erzeugt. Über den Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber 74 und den Motordrehzahlgeber 76 ermittelt der vorgenannte Regler 72, ob Rüttelschwingungen erzeugt werden. Wenn der Regler 72 feststellt, dass Rüttelschwingungen erzeugt werden, beeinflusst er den Motor 70 in der Weise, dass der Rotor 46 gedreht wird. Wie in den 4 bis 6 gezeigt, sind die Durchgangsbohrungen 48 so angeordnet, dass sie der Dröhnschwingungsöffnung 62 und nicht der Leerlaufschwingungsöffnung 60 entsprechen.
Auf diese Weise wird die Leerlaufschwingungsöffnung 60 geschlossen, die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die erste Hilfsflüssigkeitskammer 32 werden über die Rüttelschwingungsöffnung 64, die unveränderlich geöffnet ist, verbunden, und die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56 werden über die Dröhnschwingungsöffnung 62 verbunden.
Das führt dazu, dass die Druckänderungen, die auf den innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer 30 erzeugten Motorschwingungen beruhen, auf die Flüssigkeit innerhalb der Rüttelschwingungsöffnung 64 und die Dröhnschwingungsöffnung 62 übertragen werden, und die Rüttelschwingungen werden durch Aufnehmen des Flüssigkeitswiderstandes oder Ähnliches absorbiert.
Weiterhin werden möglicherweise Dröhngeräusche (50 bis 100 Hz), welche Schwingungen mit hoher Frequenz und geringer Amplitude sind, zusammen mit den Rüttelschwingungen erzeugt. Da innerhalb der in das Trennelement 28 eingebauten Dröhnschwingungsöffnung 62 eine Resonanz der Flüssigkeitssäule erzeugt wird und die dynamische Federkonstante der Schwingungen reduziert wird, wird das Dröhngeräusch absorbiert.
Außerdem werden, wenn das Fahrzeug im Leerlauf steht oder mit Geschwindigkeiten von 5 km/h oder darunter fährt, Leerlaufschwingungen (20 bis 40 Hz) erzeugt. Über den Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber 74 und den Motordrehzahlgeber 76 ermittelt der Regler 72, ob Leerlaufschwingungen erzeugt werden. Wenn der Regler 72 feststellt, dass Leerlaufschwingungen erzeugt werden, dreht der Regler den Motor 70. Wie in den 1 bis 3 gezeigt, sind die Durchgangsbohrungen 48 so angeordnet, dass sie der Leerlaufschwingungsöffnung 60 und nicht der Dröhnschwingungsöffnung 62 entsprechen.
Auf diese Weise wird die Dröhnschwingungsöffnung 62 geschlossen, und die Flüssigkeit bewegt sich durch die Leerlaufschwingungsöffnung 60, die einen geringen Durchgangswiderstand hat, zwischen der Hauptflüssigkeitskammer 30 und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 86 hin und her. Da innerhalb der Leerlaufschwingungsöffnung 60 eine Resonanz der Flüssigkeitssäule erzeugt wird und die dynamische Federkonstante der Schwingungen reduziert wird, werden die Schwingungen absorbiert.
Weiterhin ist die zweite Membran 82 starrer als die erste Membran 26 ausgebildet, und die Rüttelschwingungsöffnung 64, welche die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die erste Hilfsflüssigkeitskammer 32 verbindet, ist unveränderlich geöffnet. Da es schwierig ist, die zweite Membran 82 aufgrund ihrer größeren Starrheit zu verformen, fließt die Flüssigkeit infolgedessen auch auf die Seite der Rüttelschwingungsöffnung 64. Infolgedessen kann die erste Membran 26 wegen der niederfrequenten Schwingungen, die den Rüttelschwingungen ähnlich sind und gleichzeitig beim Entstehen der Leerlaufschwingungen erzeugt werden können, verformt werden.
Deshalb wird die erste Membran 26 verformt, und die niederfrequenten Schwingungen, die gleichzeitig mit dem Entstehen der Leerlaufschwingungen erzeugt werden können, können durch die Rüttelschwingungsöffnung 64, welche die Hauptflüssigkeitskammer 30 und die erste Hilfsflüssigkeitskammer 32 verbindet, gedämpft werden.
Kurz gesagt, entsprechend der schwingungsisolierenden Vorrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die Rüttelschwingungen gedämpft, die dynamische Federkonstante der Leerlaufschwingungen wird reduziert, und die niederfrequenten Schwingungen, die gleichzeitig mit dem Entstehen der Leerlaufschwingungen erzeugt werden können, werden gedämpft. Somit werden die Schwingungen einer beliebigen Frequenz ausreichend absorbiert, und der breite Bereich der Schwingungen kann reduziert werden.
In einem spezifischeren Beispiel sei angenommen, dass der Schwingungen erzeugende Teil ein Verbrennungsmotor und der Schwingungen empfangende Teil eine Fahrzeugkarosserie sind, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie oben erwähnt, werden die niederfrequenten Schwingungen wie Rüttel- oder ähnliche Schwingungen, die entstehen, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, gedämpft. Im Leerlauf, in dem die hochfrequenten Schwingungen wie etwa Leerlauf- oder ähnliche Schwingungen entstehen, wird eine Resonanz der Flüssigkeitssäule erzeugt, und die dynamische Federkonstante der Schwingungen wird reduziert. Die entsprechenden Schwingungen werden dadurch reduziert. Außerdem entstehen Leerlaufschwingungen, die Schwingungen dritter Ordnung des Verbrennungsmotors während des Leerlaufs sind, und gleichzeitig wird eine Rollresonanz des Verbrennungsmotors erzeugt, welche eine Form niederfrequenter Schwingungen erster Ordnung des Verbrennungsmotors von ungefähr 10 Hz ist. Die Rollresonanz kann auch durch eine Dämpfungsfunktion innerhalb des Frequenzbereichs der Rollresonanz dieses Verbrennungsmotors reduziert werden.
Andererseits unterscheidet sich die schwingungsisolierende Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels von der konventionellen Vorrichtung, in welcher die Membran auf der gegenüberliegenden Seite des Trennelements 28 bezogen auf die Hauptflüssigkeitskammer 30 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Membran 82 auf der Seite der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 32 des Trennelements 28 angeordnet.
Wird die zweite Membran 82 auf der gegenüberliegenden Seite des Trennelements 28 bezogen auf die Hauptflüssigkeitskammer 30 vorgesehen, so wird die zweite Membran 82 so verformt, dass sie den Innendruck der Hauptflüssigkeitskammer 30 in dem Zeitraum absorbiert, in der niederfrequente Schwingungen erzeugt werden. Somit besteht die Sorge, dass der Verlust des Innendrucks in der Hauptflüssigkeitskammer 30 hoch ist und die Dämpfung der Rüttelschwingungen unzureichend ist. Da jedoch entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Membran 82 sich nicht auf der gegenüberliegenden Seite des Trennelements 28 bezogen auf die Hauptflüssigkeitskammer 30 befindet, ist der Verlust des Innendrucks in der Hauptflüssigkeitskammer 30 gering, und es besteht kein Anlass zur Sorge, dass die Dämpfung der Rüttelschwingungen unzureichend ist.
Da hingegen im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Dröhnschwingungsöffnung 62 und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer 56 in das Trennelement 28 eingebaut sind, kann die Dröhnschwingungsöffnung 62 kurz ausgeführt werden und wird der Raum zum Anordnen der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 ausreichend aufgenommen. Infolgedessen kann die Starrheit in der dritten Membran 54, die ein elastisch verformbares Trennelement der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 ist, frei eingestellt werden, und die Freiheitsgrade in der Einstellung der Frequenz der Resonanz der Flüssigkeitssäule werden vergrößert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Luftkammer 58, die mit Gas wie etwa Luft oder Ähnlichem gefüllt ist, ebenfalls so in das Trennelement 28 eingebaut, dass sie der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 mit der elastisch verformbaren dritten Membran 54 der dritten Hilfsflüssigkeitskammer 56 dazwischen benachbart ist. Infolgedessen kann das Volumen der zweiten Luftkammer 58 ebenfalls frei eingestellt werden, und die Freiheitsgrade in der Einstellung der Frequenz der Resonanz der Flüssigkeitssäule werden weiter vergrößert.
Der Zweck des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es, Schwingungen des im Fahrzeug angeordneten Verbrennungsmotors zu isolieren. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anderen Zwecken dient und im übrigen die Konfiguration oder Ähnliches nicht auf diejenige des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschränkt ist.
Außerdem wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Rotor vom Motor gedreht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Stellantrieb, der den Rotor dreht, kann ein anderer Stellantrieb als der Motor sein, und das Ventil kann ein Ventil oder etwas ähnliches oder etwas anderes als der Rotor sein.
Weiterhin ist im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die als erstes Befestigungselement dienende untere Metallblechbefestigung 12 an der Fahrzeugkarosserie angebracht, und die als zweites Befestigungselement dienende obere Metallblechbefestigung 20 ist am Verbrennungsmotor angebracht. Jedoch kann auch die umgekehrte Konstruktion verwendet werden.

Claims

Schwingungsisolierende Vorrichtung (10), mit: – einem ersten Befestigungselement (12), das mit einem Schwingungen erzeugenden Teil oder einem Schwingungen empfangenden Teil verbunden ist; – einem zweiten Befestigungselement (20), das mit dem jeweils anderen aus Schwingungen erzeugenden Teil und Schwingungen empfangenden Teil verbunden ist; – einem elastischen Körper (18), der zwischen dem ersten Befestigungselement (12) und dem zweiten Befestigungselement (20) angeordnet ist; – einer Hauptflüssigkeitskammer (30), deren Teil einer Trennwand durch den elastischen Körper (18) gebildet wird, wobei die Hauptflüssigkeitskammer (30) mit Flüssigkeit gefüllt ist und der Rauminhalt der Hauptflüssigkeitskammer (30) aufgrund der Verformung des elastischen Körpers (18) verändert wird; – einer ersten Hilfsflüssigkeitskammer (32), die über einen Durchgang mit der Hauptflüssigkeitskammer (30) verbunden und mit der Flüssigkeit gefüllt ist; – einer ersten Membran (26), die elastisch verformbar ist und mindestens einen Teil einer Trennwand der ersten Hilfsflüssigkeitskammer (32) bildet; – einem Trennelement (28), das die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die erste Hilfsflüssigkeitskammer (32) trennt; – einer zweiten Hilfsflüssigkeitskammer (86), die über einen Durchgang (60) mit der Hauptflüssigkeitskammer (30) verbunden und mit der Flüssigkeit gefüllt ist; – einer zweiten Membran (82), die elastisch verformbar ist und mindestens einen Teil einer Trennwand der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer (86) bildet und starrer als die erste Membran (26) ist; – einem Ventil (46), das den Durchgang (60), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer (86) verbindet, öffnet und schließt; und – einem Stellantrieb (70), der an das Ventil angeschlossen ist und dieser betätigt; – gekennzeichnet ferner durch: – eine dritte Hilfsflüssigkeitskammer (56), die über einen Durchgang (62) mit der Hauptflüssigkeitskammer (30) verbunden und mit der Flüssigkeit gefüllt ist; und – eine dritte Membran (54), die elastisch verformbar ist und mindestens einen Teil einer Trennwand der dritten Hilfsflüssigkeitskammer (56) bildet und starrer als die erste Membran (26) ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Membran (82) auf der Seite der ersten Hilfsflüssigkeitskammer des Trennelements (28) angeordnet und von der Hauptflüssigkeitskammer (30) so getrennt ist, dass sie den Innendruck in der Hauptflüssigkeitskammer (30) nicht verändert.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (46) innerhalb des Trennelements (28) angeordnet ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb einen Motor (70) aufweist, der mit dem Ventil (46) verbunden ist, und das Ventil (46) vom Motor (70) so gedreht wird, dass der Durchgang (60) zwischen der Hauptflüssigkeitskammer (30) und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer (82) geöffnet und geschlossen wird.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (46) rohrförmig ist und dessen Innenteil hohl ist, und Durchgangsbohrungen (48), die mit dem Innenteil verbunden sind, an Teilen der äußeren Umfangsfläche des Ventils (46) geöffnet werden.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (28) einen hohlen Durchgang (50) aufweist, der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer (82) verbindet.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (28) im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und das erste Befestigungselement (12) oder das zweite Befestigungselement (20) einen äußeren Zylinder (16) aufweist, in den das Trennelement (28) eingebaut ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (70) an der Außenseite des äußeren Zylinders (16) angeordnet ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (62), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer (56) verbindet, geöffnet und geschlossen werden kann.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (62), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer (56) verbindet, mit dem Ventil (46) geöffnet und geschlossen werden kann.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (50), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer (86) verbindet, und der Durchgang (62), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer (56) verbindet, mit dem Ventil (46) selektiv geöffnet und geschlossen werden können.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (28) eine Luftkammer (58) aufweist, die mit Luft gefüllt ist und der dritten Hilfsflüssigkeitskammer (56) mit der dritten Membran (54) dazwischen benachbart ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (12) oder das zweite Befestigungselement (20) einen äußeren Zylinder (16) aufweist, in den das Trennelement (28) eingebaut ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Zylinder (16) eine Luftkammer (40) aufweist, die mit Luft gefüllt ist und der ersten Hilfsflüssigkeitskammer (32) mit der ersten Membran (26) dazwischen benachbart ist.
Schwingungsisolierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (64), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die erste Hilfsflüssigkeitskammer (32) verbindet, einen Drosselkanal zum Dämpfen von Rüttelschwingungen bildet, der Durchgang (60), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die zweite Hilfsflüssigkeitskammer (82) verbindet, einen Drosselkanal zum Dämpfen von Leerlaufschwingungen bildet und der Durchgang (62), der die Hauptflüssigkeitskammer (30) und die dritte Hilfsflüssigkeitskammer (56) verbindet, eine Öffnung zum Dämpfen von Dröhngeräuschen bildet.