DE3836355C2 - Schwingungsabsorber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hülsenartigen Schwingungsabsorber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Grundsätzlich wird ein Schwingungsabsorber, der zwischen einem inneren und einem äußeren rohrförmigen Element einen elastischen Körper besitzt, für Motorenbefestigungen, Führerhausbefestigungen oder Laufbuchsen von Kraftfahrzeugen verwendet. Der elastische Körper besitzt ein Paar Flüssigkeitskammern, die über einen verengten Durchgang miteinander in Verbindung stehen und in welchen Flüssigkeit eingefüllt ist. Treten Schwingungen auf, bewegt sich die Flüssigkeit in einer der Flüssigkeitskammern durch den verengten Durchgang zur anderen Kammer und die Schwingungen werden vom Durchflußwiderstand der Flüssigkeit absorbiert.

Ein derartiger Schwingungsabsorber kann so aufgebaut sein, daß der Flüssigkeitsdruck in den Flüssigkeitskammern in Reaktion auf die Schwingungen dadurch effektiv verändert werden kann, daß ein Paar Flüssigkeitskammern an gegenüberliegenden Seiten des Innenrohres angeordnet sind. Bei diesem hülsenartigen Schwingungsabsorber ist jedoch im allgemeinen das innere rohrförmige Elemente exzentrisch zum äußeren rohrförmigen Element angeordnet (bspw. gemäß der den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildenden japanischen Offenlegungsschrift 224 746/1987), und die Flüssigkeitskammer, die einen kleineren Raum zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Element einnimmt, besitzt einen flachen Bereich derart, daß ein elastisches membranartiges Element, das einen Teil einer Wand dieser Flüssigkeitskammer bildet, einer Seite des inneren rohrförmigen Elements zugewandt ist. Wenn die Amplitude einer Schwingung groß wird, berührt demgemäß dieses elastische membranartige Element den darum gebildeten elastischen Körper, der an einem Umfang des inneren rohrförmigen Elements angeordnet ist, und somit wird die Dauerhaftigkeit des elastischen membranartigen Elementes unvermeidlich reduziert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen hülsenförmigen Schwingungsabsorber zu schaffen, der Flüssigkeitskammern an gegenüberliegenden Seiten des Innenrohres aufweist und der ein elastisches, die Flüssigkeitskammer mit definierendes, membranartiges Element dann, wenn das innere und das äußere rohrförmige Element sich relativ zueinander bewegen, schützt.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung 62-167 949 (A) ist ein Schwingungsabsorber bekannt, bei dem ein Durchschlagen eines inneren rohrförmigen Elements gegen ein flexibles membranartiges Element verhindert ist. Aufgrund der anderen Ausbildung und Begrenzung der Flüssigkeitskammern ist dieser Schwingungsabsorber aber nicht gattungsgemäß.

Diese Aufgabe wird bei einem Schwingungsabsorber der genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, auch wenn das innere und das äußere rohrförmige Element sich relativ zueinander stark verschieben, keine Möglichkeit, daß das elastische membranartige Element mit dem elastischen Körper, der an dem inneren rohrförmigen Element fixiert ist, in Berührung kommt, so daß dementsprechend die Dauerhaftigkeit bzw. Haltbarkeit des Schwingungsabsorbers erhöht ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt längs der Linie I-I der Fig. 2 durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 1 durch einen verengten Durchgang,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung ein Zwischenrohr, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 6 durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 8 durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7,

Fig. 9 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt, jedoch durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 10 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt, jedoch durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 11 einen Teilschnitt längs der Linie XI-XI der Fig. 10,

Fig. 12 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 13, jedoch durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII der Fig. 12,

Fig. 14 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt längs der Linie XIV-XIV der Fig. 15, jedoch durch einen Schwingungsabsorber gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Fig. 15 einen Teilschnitt längs der Linie XV-XV der Fig. 14.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Vibrationsisolator bzw. Schwingungsabsorber 10, der ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung darstellt und bei dem ein Außenrohr 12 und ein Innenrohr 14 derart angeordnet sind, daß ihre Achsen parallel zueinander verlaufen, wobei eines der Rohre 12, 14 mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs und das andere mit dem Motor verbunden ist.

Ein Zwischenrohr 18 ist innerhalb des Außenrohrs 12 angeordnet, wobei ein elastisches membranartiges Element 16 in Form eines Rohres dazwischenliegt. Das Zwischenrohr 18 besitzt eine geringe Dicke, wie in Fig. 4 gezeigt. Eine rechteckige Öffnung 20 ist in Umfangsrichtung im Zwischenrohr 18 gebildet und ein rückspringender Bereich 22, der als Trennwand verwendet ist, ist in der äußeren Umfangsfläche des Zwischenrohres in einer dieser Öffnung gegenüberliegenden Position gebildet. Wenn das Zwischenrohr 18 in das Außenrohr 12 durch das elastische membranartige Element 16 eingepaßt ist, klemmen das Zwischenrohr 18 und das Außenrohr 12 das elastische membranartige Element 16 mit Ausnahme der Öffnung und des rückspringenden Bereichs 22 zusammen. Vorzugsweise ist der zusammengeklemmte Bereich des elastischen membranartigen Elementes 16 an das Außenrohr 12 oder das Zwischenrohr 18 vulkanisiert.

Ein elastischer Körper 24 ist zwischen dem Innenrohr 14 und dem Zwischenrohr 18 angeordnet. Eine Durchgangsöffnung 26 ist zwischen dem elastischen Körper 24 und dem rückspringenden Bereich 22 gebildet. Der elastische Körper 24 besitzt eine Ausnehmung 28, die an einer Seite des Innenrohres 14, die der Durchgangsöffnung 26 gegenüberliegt, gebildet ist; ferner ist eine Flüssigkeitskammer 30 gebildet, in welcher Wasser, Öl, Äthylenglykol o. dgl. eingefüllt ist. Die Flüssigkeitskammer 30 ist am Außenumfang des elastischen Körpers 24 durch das elastische membranartige Element 16 verschlossen.

Der Bereich des elastischen membranartigen Elementes 16 zwischen dem rückspringenden Bereich 22 des Zwischenrohres 18 und dem Innenumfang des Außenrohres 12 dient als Diaphragma bzw. Membran 16A, das vom Außenrohr 12 einen Abstand hat und das frei angeordnet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Membran 16A zwischen dem Zwischenrohr 18 und dem Außenrohr 12 an deren in Richtung der Achsen der Rohre einander gegenüberliegenden Enden geklemmt, wodurch eine Flüssigkeitskammer 32 zwischen dem elastischen membranartigen Element 16 und dem rückspringenden Bereich 22 gebildet ist.

Die Flüssigkeitskammern 30 und 32 kommunizieren über eine Nut 34, die in der Außenumfangsfläche des Zwischenrohres 18 gebildet ist, miteinander. In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten zusammengebauten Zustand definiert die Nut 34 einen verengten Weg 36 zwischen ihr und dem elastischen membranartigen Element 16.

Das Außenrohr 12 besitzt eine Öffnung 12A, die in einer Position gebildet ist, welche der Membran 16A entspricht, wodurch die Deformation der Membran 16A erleichtert ist.

Stattdessen kann die Membran 16A aber auch derart sein, daß sie der Innenfläche des Außenrohres 12, ohne daß die Öffnung 12A vorgesehen ist, zugewandt ist.

Die Betriebsweise vorliegender Erfindung sei nun beschrieben.

Das Innenrohr 14 ist bspw. an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt, während das Außenrohr 12 mit dem Motor verbunden ist.

Schwingungen des Motors werden durch innere Reibung des elastischen Körpers 24 und durch den Widerstand gegenüber der Flüssigkeit, die sich durch den verengten Weg 36 zwischen den Flüssigkeitskammern 30 und 32 bei Flüssigkeitsdruck in einer dieser Kammern bewegt, absorbiert.

Erhöht sich der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer 32, verformt sich die Membran elastisch, so daß sich die Flüssigkeitskammer 32 ausdehnen kann.

Wird die Amplitude der Vibration bzw. Schwingung groß, kommt ein Teil des elastischen Körpers 24, der um das Innenrohr 14 angeordnet ist, mit dem rückspringenden Bereich 22 in Berührung und die Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 12 und dem Innenrohr 14 wird dadurch begrenzt. Während dieser Relativbewegung besteht jedoch keine Möglichkeit für den elastischen Körper 24, daß er die Membran 16A berührt, was eine Verschlechterung der Dauerhaftigkeit der Membran 16A verhindert.

Andere Bereiche des elastischen membranartigen Elementes 16 als die Membran 16A können solange entfallen, wie geeignete Dichteigenschaften der Verbindung zwischen dem Zwischenrohr 18 und Außenrohr 12 vorhanden sind.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, das derart aufgebaut ist, daß eine gekrümmte oder gebogene Platte 42 in der Flüssigkeitskammer 30 der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles vorgesehen ist. Die gebogene Platte 42 besitzt die Form eines Kreisbogens und ist eng an die Innenumfangsfläche des elastischen membranartigen Elementes 16 angepaßt. Die gebogene Platte 42 besitzt eine Nut, die an ihrem Außenumfang gebildet ist und die einen verlängerten Durchgang 44 zwischen dem Außenumfang der gebogenen Platte 42 und dem elastischen membranartigen Element 16 definiert. Der verlängerte Durchgang 44 kommuniziert an seinem einen Ende mit dem verengten Weg 36 und an seinem anderen Ende mit der Flüssigkeitskammer 30.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb der verengte Weg 36 im wesentlichen verlängert, so daß verbesserte Dämpfungswirkungen erzielt sind, wodurch es möglich ist, Schwingungen rasch zu absorbieren.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, das derart aufgebaut ist, daß ein verlängerter Durchgang 48 in der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles vorgesehen ist. Der verlängerte Durchgang 48 ist derart gebildet, daß eine Nut 47 in der Oberfläche des rückspringenden Zwischenbereiches 22 gebildet ist, der der Flüssigkeitskammer 22 des ersten Ausführungsbeispiels zugewandt ist, und eine Anschlagplatte 50 an diesem Bereich von der Seite der Flüssigkeitskammer 32 befestigt ist. Der verlängerte Durchgang 48 kommuniziert mit seinem einen Ende mit dem verengten Weg 36 und mit seinem anderen Ende mit der Flüssigkeitskammer 32, so daß der verengte Weg 36 im wesentlichen verlängert ist, wodurch dieselben Wirkungen wie beim zweiten Ausführungsbeispiel erreicht sind.

Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, das derart aufgebaut ist, daß bei der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles Bereiche des elastischen Körpers 24, die gegenüberliegende Seitenwände 24A der Flüssigkeitskammer 30 bilden, derart zusammengedrückt sind, daß deren Aufnahmefähigkeit verringert wird und daß die Seitenwände 24A an ihren Zwischenbereichen näher beieinander sind. Wenn sich der Druck in der Flüssigkeitskammer 30 erhöht, da das Innenrohr gemäß Fig. 9 sich nach unten bewegt, gelangen die Seitenwände 24A näher aneinander, wodurch eine Druck­ erhöhung in der Flüssigkeitskammer 30 begünstigt wird. Infolgedessen wird die Bewegung der Flüssigkeit im verengten Weg unterstützt und die Schwingungsdämpfungswirkungen verbessert.

Fig. 10 und 11 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, das derart aufgebaut ist, daß eine Kommunikationsöffnung 54 parallel zum verengten Weg 36 in der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles gebildet ist, so daß eine Kommunikation bzw. Verbindung zwischen den Flüssigkeitskammern 30 und 32 vorgesehen ist, und daß eine bewegbare Platte 56 in der Kommunikationsöffnung 54 angeordnet ist. Längsenden der beweglichen Platte 56 stehen in die Flüssigkeitskammern 30 und 32 vor. Die Längsenden der beweglichen Platte 56 sind in diametraler Richtung der Rohre in ihren Abmessungen vergrößert, wodurch vorstehende Bereiche 56A und 56B gebildet sind, die das Ausmaß der Bewegung der beweglichen Platte 56 in der Kommunikationsöffnung 54 in deren Längsrichtung begrenzen.

Infolgedessen bewegt sich bei diesem Ausführungsbeispiel die bewegliche Platte in der Kommunikationsöffnung 54 in Längsrichtung und begrenzt ein Ansteigen des Druckes in der Flüssigkeitskammer 30 oder 32 und hält die dynamische Federkonstante klein, wenn Hochfrequenzschwingungen auftreten, derart, daß der verengte Weg 36 nicht in der Lage ist, die Flüssigkeitskammern 30 und 32 miteinander kommunizieren bzw. in Verbindung treten zu lassen.

Vorzugsweise ist ein elastisches Material bspw. synthetisches Harz oder Gummi zur Bildung der beweglichen Platte 56 ausgewählt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kommunikationsöffnung 54 und der verengte Weg 36 parallel zueinander angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Notwendigkeit für den verengten Weg 36 dadurch zu eliminieren, daß eine kleine Öffnung vorgesehen ist, die sich in der beweglichen Platte in deren Längsrichtung erstreckt und die als verengter Weg wirkt. In diesem Falle ist dieses Mittel nicht auf die kleine Öffnung, die durch die bewegliche Platte 56 geht, begrenzt. Statt dessen kann auch eine Nut in der Außenfläche der beweglichen Platte 56 über deren gesamte Länge gebildet oder eine Nut kann am Innenflächenbereich der Kommunikationsöffnung 54 gebildet sein, wodurch erreicht ist, daß die Flüssigkeitskammern auch dann miteinander kommunizieren, wenn die bewegliche Platte zu einem Ende ihres Hubs gelangt ist.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, das derart aufgebaut ist, daß in der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles ein Trägerblock 62 am Innenrohr 14 gehalten ist und ein Flügel 64 in Form einer Scheibe oder einer Rechteckplatte am Tragblock 62 befestigt ist. Der Flügel 64 ist in der Flüssigkeitskammer 30 derart angeordnet, daß Flüssigkeitssäulen-Resonanzbereiche 66 zwischen dem Außenumfang des Flügels 64 und der Innenfläche der Flüssigkeitskammer 30 gebildet sind. Die Flüssigkeitssäulen-Resonanzbereiche sind durch Spalte definiert, die eine Querschnittsfläche besitzen, die größer ist als diejenige des verengten Wegs 36. In dem Falle, in dem der verengte Weg 36 nicht mehr in der Lage ist, eine geeignete Kommunikation zuzulassen, wenn Hochfrequenzvibration auftritt, werden die Hochfrequenzvibrationen bzw. -schwingungen durch die Resonanz der Flüssigkeit in den Flüssigkeitssäulen- Resonanzbereichen überwacht bzw. aufgenommen.

Der Flügel 64 ist auch in der Lage, als Stopper zu wirken, um die Bewegung des Innenrohrs 14 dann zu begrenzen, wenn es sich gemäß den Fig. 12 und 13 relativ zum Außenrohr 12 in weitem Maße nach unten bewegt.

Die Fig. 14 und 15 zeigen ein siebtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei dem gemäß Fig. 15 die Seitenwände 24A der Flüssigkeitskammer 30 an Seitenplatten 70, die am Zwischenrohr 18 befestigt sind, vulkanisiert und so am Außenrohr 12 gehalten sind. Demgemäß wird der elastische Körper 24 im wesentlichen durch Scherkräfte deformiert, kann sich also nicht werfen, so daß die Dauerhaftigkeit erhöht ist.

Dieses Ausführungsbeispiel besitzt auch eine Verstärkungsplatte 72, die im elastischen Körper 24 eingebettet ist.

Die oben genannten Ausführungsbeispiele können auch in Form von Kombinationen obiger Konstruktionen modifiziert werden.

Wie oben erwähnt, stellt die vorliegende Erfindung sicher, daß die Haltbarkeit des Bereichs des elastischen membranartigen Elementes, das die Flüssigkeitskammer, welche auf einer Seite des Innenrohres angeordnet ist, definiert, erhöht wird.

Claims (6)

1. Zwischen einer Schwingungsquelle und einem Schwingungen aufnehmenden Element angeordneter Schwingungsabsorber (10), der folgendes aufweist:
Ein inneres rohrförmiges Element (14), das mit der Schwingungsquelle oder dem Schwingungen aufnehmenden Element verbunden ist;
ein äußeres rohrförmiges Element (12), dessen Innenumfang dem Außenumfang des inneren rohrförmigen Elementes (14) gegenüberliegt und das mit dem Schwingungen aufnehmenden Element oder der Schwingungsquelle verbunden ist;
ein mittleres rohrförmiges Element (18), das zwischen dem inneren und dem äußeren röhrförmigen Element (14, 12) angeordnet ist und am äußeren rohrförmigen Element (12) gehalten ist;
einen elastischen Körper (24), der zwischen dem inneren und dem mittleren rohrförmigen Element (14, 18) angeordnet ist;
ein Paar Flüssigkeitskammern (30, 32), die innerhalb des äußeren rohrförmigen Elementes (12) und bezüglich des inneren rohrförmigen Elementes im Wesentlichen an gegenüberliegenden Seiten gebildet sind und die durch einen verengten Weg (36) miteinander in Verbindung stehen, wobei die eine Flüssigkeitskammer (30) von einer Ausnehmung (28) in dem elastischen Körper (24) radial innen begrenzt ist, und
ein die andere Flüssigkeitskammer (32) begrenzendes elastisches membranartiges Element (16),
dadurch gekennzeichnet,
dass das mittlere rohrförmige Element (18) einen Bereich (22) aufweist, der radial nach innen zurückspringt und die Flüssigkeitskammer (32) von radial innen umgrenzt, und
dass das elastische membranartige Element (16) die Flüssigkeitskammer (32) von radial außen begrenzt, und
dass auf der dem inneren rohrförmigen Element (14) zugewandten Innenseite des rückspringenden Bereichs (22) eine axiale Durchgangsöffnung (26) zwischen dem mittleren rohrförmigen Element (18) und dem elastischen Körper (24) vorgesehen ist.

2. Schwingungsabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere rohrförmige Element (12), das dem elastischen membranartigen Element (16) gegenüberliegt, eine Öffnung (12A) aufweist.

3. Schwingungsabsorber nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische membranartige Element (16) längs des Innenumfanges des äußeren rohrförmigen Elementes (12) rohrförmig ausgebildet ist.

4. Schwingungsabsorber nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verengte Weg (36) einen ersten Durchgang umfasst, der durch eine Nut (34), die in einer Außenfläche des mittleren rohrförmigen Elementes (18) in dessen Umfangsrichtung gebildet ist, und einen Bereich des elastischen membranartigen Elementes (16), der die Nut (34) abdeckt, definiert ist.

5. Schwingungsabsorber wenigstens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verengte Weg (36) einen ersten verlängerten Durchgang (44, 48), der mit dem ersten Durchgang (36) verbunden ist und sich in die andere der Flüssigkeitskammern (30, 32) erstreckt.

6. Schwingungsabsorber nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikationsöffnung (54) vorgesehen ist, die sich parallel zum verengten Durchgang (36) erstreckt und mit dem Paar Flüssigkeitskammern (30, 32) kommuniziert, und dass ein in Längsrichtung der Kommunikationsöffnung (54) bewegbares Element (56) in der Kommunikationsöffnung (54) angeordnet ist, welches mit seinen Enden (56A, 56B) in die jeweilige Flüssigkeitskammer (30, 32) hineinragt, wobei die Enden (56A, 56B) gegenüber dem Querschnitt der Kommunikationsöffnung (54) in ihren Abmessungen vergrößert sind und daher die Bewegbarkeit des Elements (56) in Längsrichtung der Kommunikationsöffnung (54) begrenzen.