DE3507781C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gummivibrationsiso­ lator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Gummivibrationsisolator ist aus der DE-OS 30 19 337 bekannt, aus der keine schwimmende Kapsel zu entnehmen ist. Vielmehr ist dort die Kammer lediglich durch eine feste Trennwand getrennt, in der sich eine Membran sowie eine Durchgangsöffnung mit einem gewissen Drosselgrad befinden, so daß verschiedene Fre­ quenzverhalten gedämpft bzw. isoliert werden können, indem einerseits die Dämpfung dadurch erfolgt, daß die Flüssigkeit von einer Kammer durch die Öffnung der Trenn­ wand in die andere Kammer gelangt oder bei sehr hochfre­ quenten Schwingungen ein Durchströmen nicht mehr möglich ist und dann die Dämpfung durch die Membran selbst er­ folgt.

Eine schwimmende Kapsel innerhalb einer Kammer ist im Prinzip aus der japanischen Patentveröffentlichung 58-1 42 045 bekannt. Bei dieser Kapsel wird die dynamische Federkonstante im Hochfrequenzbereich relativ groß, so daß die Dämpfung bzw. Isolierwirkung dieser Kapsel nicht zufriedenstellend ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gummivib­ rationsisolator zu schaffen, der eine verbesserte Unter­ drückung der Dämpfungsgeräusche erbringt, um so eine größere Ruhe im Fahrzeug zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die an sich bekannte Kapsel dahingehend verbessert, daß ein Anheben des hydrau­ lischen Druckes dadurch verhindert wird, daß eine besondere Gummiplatte vorgesehen ist und die dynamische Federkon­ stante im Hochfrequenzbereich kleingehalten werden kann. Das Vorsehen der Gummiplatte, die so aufgebaut ist, daß ihre Verformungsgröße begrenzt ist, erlaubt ein gutes und schnelles Anspringen der Schwingungsisolierungsvor­ richtung auf die verschiedensten Zunahmen des Flüssig­ keitsdrucks. Die Erzeugung dumpfer Geräusche kann ver­ mieden werden.

Durch das ringförmige elastische Teil werden die hoch­ frequenten Schwingungen absorbiert, wogegen die niedrig­ frequenten Schwingungen und die Mediumfrequenzschwingun­ gen durch die Passage der Flüssigkeit durch die genannte Öffnung absorbiert und gedämpft werden.

Dadurch, daß sich die Membran ohne mechanische Anbindung innerhalb der abgedichteten Kammer befindet, die vom An­ satzteil, dem Plattenteil und dem ringförmigen elastischen Teil begrenzt ist, kann die Steifigkeit der Membran ver­ ringert werden, indem deren Dicke kleingemacht wird. Folg­ lich schwingt im Hochgeschwindigkeitsbereich die Membran nur in extrem kleinen Amplituden, sogar wenn der Flüssig­ keitsdruck in der abgedichteten Kammer zunimmt. Dies er­ laubt eine Reduzierung des Flüssigkeitsdruckes und eine Verringerung der dynamischen Federrate und somit eine er­ hebliche Isolierung der dumpfen Geräusche.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü­ chen zu entnehmen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Gummivibrationsiso­ lators,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines anderen Gummivibra­ tionsisolators, und

Fig. 3 und 4 Querschnitte einer Kapsel weiterer Beispiele eines Gummivibrationsisolators.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und 2 ist ein Gummi­ vibrationsisolator aus einem Ansatzteil 1 als ein Befesti­ gungsbeschlag für das Anbringen am Fahrzeugmotor oder Fahr­ zeugchassis, ein rohrförmiges Gehäuseteil 2 aus steifem Ma­ terial, wie Stahl, einem ringförmigen elastischen Teil 3 aus Gummi, einem den anderen Befestigungsbeschlag für das An­ bringen am Fahrzeugchassis oder am Motor bildenden Platten­ teil 4 und einer Kapsel 6 gebildet.

Das ringförmige elastische Teil 3 befindet sich zwischen dem Ansatzteil 1 und dem rohrförmigen Gehäuseteil 2 in einer konzentrischen Anordnung, wobei der innere Umfangsabschnitt desselben integral am Ansatzteil 1 angebracht ist. Der an­ dere Umfangsabschnitt des ringförmigen elastischen Teils 3 ist integral an einem Ende des rohrförmigen Gehäuseteils 2 angebracht.

Die Anschlüsse des ringförmigen elastischen Teils 3 am An­ satzteil 1 und am rohrförmigen Körper 2 müssen flüssigkeits­ dicht sein und dauerhaft den mechanischen äußeren Kräften standhalten, weswegen eine Vulkanisationsklebebehandlung vor­ genommen wird.

Das entgegengesetzte Ende des rohrförmigen Gehäuseteils 2, welches fest mit dem ringförmigen elastischen Teil 3 an dem einen Ende verbunden ist, ist am Plattenteil 4 befestigt, wel­ ches auf eine solche Weise seitlich verläuft, daß es das rohr­ förmige Gehäuseteil 2 an dessen anderem Ende umgibt. Dies be­ deutet, daß das plattenförmige Teil 4 und das rohrförmige Ge­ häuseteil 2 durch Verstemmen, Schweißen etc. miteinander ver­ riegelt sind, um eine mechanisch feste und luftdichte Verbin­ dung sicherzustellen.

So wird eine abgedichtete Kammer 5 gebildet, die luftdicht vom Ansatzteil 1, dem ringförmigen elastischen Teil 3, dem rohrförmigen Gehäuseteil 2 und dem Plattenteil 4 umgeben ist. Diese abgedichtete Kammer 5 hat ein veränderliches Volumen. Die abgedichtete Kammer 5 nimmt eine Kapsel 6 auf und ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, wie einer nichtgefrierenden Flüs­ sigkeit unter einem geeigneten Druck.

Die Kapsel 6 weist eine äußere Hülle auf, in der eine Gummi­ platte 7 und ein halbkugeliger Plattenkörper 8 miteinander verbunden sind. Die Gummiplatte 7 ist so ausgebildet, daß ihr Umfangsabschnitt eine größere Dicke hat als der innere Ab­ schnitt. Die Hülle bildet an ihrem Inneren eine Kammer mit veränderlichem Volumen, innerhalb der querverlaufend eine Membran 9 vorgesehen ist. Somit teilt die Membran 9 die Kam­ mer in eine Luftunterkammer 10, die von der Membran 9 und dem Plattenkörper 8 umgeben ist, und eine Flüssigkeits-Unterkam­ mer 11 auf, die von der Membran 9 und der Gummiplatte 7 be­ grenzt ist.

Die Kapsel 6 ist mit einer Öffnung 12 versehen, welche in ih­ rer Dickenrichtung durch die Gummiplatte 7 gestochen ist. Die Öffnung erlaubt eine Verbindung zwischen der abgedichteten Kammer 5 und der Flüssigkeitsunterkammer 11, um dadurch die Flüssigkeitsunterkammer 11 mit der nichtgefrierenden Flüssig­ keit zu füllen. Die Füllmenge der nichtgefrierenden Flüssig­ keit wird eine definierte Menge, wenn sie im Gleichgewicht mit dem Druck der in der Luftunterkammer 10 eingeschlossenen Luft gehalten wird.

Die Öffnung 12 öffnet sich bei den in Fig. 1 und 2 darge­ stellten Beispielen umfangsmäßig in dem Umfangsabschnitt der Gummiplatte 7 in Form einer Ringnut. Weiterhin ist die Gummi­ platte 7 auf der Ober- und Unterseite mit gegenüberliegenden Öffnungen oder Hohlräumen in der radialen Innenrichtung der Öffnungsnut versehen. Andererseits kann die Gummiplatte 7 in ihrem dünnen Mittelabschnitt mit Löchern geringen Durchmes­ sers versehen sein, welche in die axiale Dickenrichtung mün­ den. Es ist möglich, eine Öffnung vorzusehen, die einen er­ forderlichen Strömungswiderstand bildet, und zwar in Abhän­ gigkeit vom Querschnittsbereich und der Passagenlänge.

Die auf diese Weise aufgebaute Kapsel 6 befindet sich in der abgedichteten Kammer 5 in einem schwimmenden Zustand inner­ halb der eingefüllten Flüssigkeit und auf eine solche Weise, daß ein Abschnitt des Plattenkörpers 8 an einem Abschnitt der Innenwand des rohrförmigen Körpers 2 befestigt ist.

Die Bezugszeichen 13 und 14 bezeichnen Anbringungsschraubbol­ zen, die am Ansatzteil 1 bzw. am Plattenteil 4 befestigt sind. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Anschlag zum Be­ grenzen der maximalen Verschiebung des rohrförmigen Kör­ pers 2 gegen das Ansatzteil 1. Bei einem anderen, in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die Vorrichtung grundsätzlich so aufgebaut wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, jedoch mit dem Unterschied, daß ein Massendämpfer 15 als kurzer Zylinder integriert im Mittelabschnitt des ringförmigen ela­ stischen Teils 3 untergebracht ist. Hierbei ist die Innen­ wand der abgedichteten Kammer 5, die durch das Ansatzteil 1, den rohrförmigen Körper 2 und das Plattenteil 4 gebildet ist, mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 16 versehen, die aus auf­ vulkanisiertem Gummi bestehen.

Diese Vorsprünge 16 können auch an der Außenseite der Kapsel vorgesehen sein.

Beim Einsatz des Gummivibrationsisolators wird dieser zwi­ schen einem Fahrzeugmotor und einem Fahrzeugchassis mit Hilfe der Schraubenbolzen 13 und 14, die am Ansatzteil 1 und dem Plattenteil 4 vorgesehen sind, eingesetzt. Wenn der Motor an­ gehalten wird, wird die Membran 9 der Kapsel 6 in eine abge­ flachte Form stabilisiert, und zwar bei einem Gleichgewichts­ zustand zwischen dem Flüssigkeitsdruck und dem pneumatischen Druck.

Wenn der Motor in Betrieb ist und oszilliert, nimmt das ringförmige elastische Teil 3 die dadurch bewirkten Schwin­ gungen auf und zeigt dabei dynamische Federeigenschaften und vollzieht eine Vibrationsisolationswirkung. Die Auslenkungen des ringförmigen elastischen Teils 3 verursachen eine Verän­ derung des Volumens der abgedichteten Kammer 5. Daraus ergibt sich, daß die Flüssigkeit über die Öffnung 12 zwischen der abgedichteten Kammer 5 und der Flüssigkeitsunterkammer 11 strömt. Hierbei wird durch die Drosselwirkung der Flüssig­ keitspassage durch die Öffnung 12 eine hohe Dämpfungskapazi­ tät erzielt.

Im hochfrequenten Vibrationsbereich, in dem die Amplitude im allgemeinen klein ist, wird der Flüssigkeitsdruck in der abgedichteten Kammer 5 angehoben. Die die Wand der Flüssig­ keitsunterkammer 11 bildende Membran 9 hat eine solche nied­ rige Steifigkeit, daß sie leicht und ohne Schwierigkeit os­ zilliert. Dabei tritt bei Reduzierung des Flüssigkeitsdruckes eine Änderung des Volumens der abgedichteten Kammer 5 auf. Als Ergebnis wird die dynamische Federrate klein, so daß zur Ruhighaltung des Systems dumpfe Geräusche absorbiert werden.

Beim in Fig. 2 dargestellten anderen Ausführungsbeispiel hat der Gummivibrationsisolator eine weitere Funktion in Ergän­ zung zu den zuvor beschriebenen Funktionen. Der Massendämp­ fer 15 dient als Dämpfer gegen das Übertragen der Oszilla­ tionen des ringförmigen elastischen Teils 3 in die Druckrich­ tung und dient dazu, das Federungsmaß des Isolators gegen Oszillationen in Scherrichtungen groß zu halten. Beispiels­ weise ist es möglich, die Resonanzfrequenz des Massendämpfers 15 gegenüber den Oszillationen in Druckrichtung auf ungefähr 350 Hz und gegenüber den Oszillationen in Scherrichtung auf 150 Hz einzustellen, indem auf geeignete Weise Gewicht, Ra­ dius und Dicke des Massendämpfers 15 ausgewählt werden. Auf diese Weise funktioniert der Massendämpfer ausreichend hin­ sichtlich des Isolierens der Motorübertragungsgeräusche im Bereich von 300-600 Hz, welche bei der Beschleunigung und der Verzögerung auftreten, um so in erheblichem Maße den Fahr­ zeugraum ruhig zu halten. Durch Vorsehen einer Vielzahl von Gummivorsprüngen 16 an der Innenwand der abgedichteten Kam­ mer 5 wird die Geräuschentwicklung nach außen reduziert und es werden Stoßwirkungen absorbiert, sogar wenn die schwimmen­ de Kapsel 6 mit der Innenwand der abgedichteten Kammer 5 in Berührung gelangt. Dementsprechend verbessert das Vorsehen dieser Vorsprünge die Ruhighaltung des Systems und erhöht die Lebensdauer.

Weitere Beispiele der Kapsel 6 sind in Fig. 3 und 4 darge­ stellt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Kapsel 6 ist die Gummiplat­ te 7 an beiden Stirnseiten mit Ausnehmungen 7 a versehen, wel­ che in Intervallen und einander symmetrisch gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Ausgestaltung macht die Böden der ge­ gegenüberliegenden Ausnehmungen 7 a zu dünnen folienartigen Ab­ schnitten 7 b, welche feinverteilt in Intervallen in der Gum­ mischicht verlaufen.

Die mit der gemäß Fig. 3 aufgebauten Kapsel 6 versehene Vor­ richtung hat funktionelle Vorteile im Vergleich mit den Vor­ richtungen, die mit der Kapsel 6 gemäß Fig. 1 und 2 bestückt sind. Im letzteren Fall, bei dem die Gummiplatte 7 als fla­ che Platte ausgebildet ist, ist es nicht möglich, präzise die Auslenkung der Gummiplatte 7 als Ganzes exakt zu bestim­ men, wenn eine Auslenkung unter einem Flüssigkeitsdruck er­ folgt. Wenn es notwendig ist, die Auslenkungsgröße einzustel­ len, so muß die Gummiplatte 7 durch eine andere mit einer an­ deren Härte oder einer anderen Dicke ersetzt werden. Bei der Kapsel gemäß Fig. 3, bei der dünne Folien- bzw. Filmabschnit­ te 7 b ausgebildet sind, ist es möglich, die Änderung des Flüssigkeitsdruckes durch Verändern der Anzahl der dünnen Filmabschnitte 7 b einzustellen. Es ist weiter möglich, die Auslenkungsgröße der dünnen Filmabschnitte 7 b innerhalb der Axialdicke h der Gummiplatte 7 zu begrenzen.

Bei der Kapsel 6 gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist die dünn ausgebildete Gummiplatte 7 zwischen zwei porö­ sen Platten 17 angeordnet, die aus steifem Kunststoff beste­ hen und jeweils mit einer Vielzahl von kleinen Löchern 17 a versehen sind. Die beiden Platten 17 sind mit einem Freiraum bzw. Spiel übereinander angeordnet, so daß die Gummiplatte 7 begrenzt in Richtung ihrer axialen Dicke ausgelenkt werden kann, d. h. durchgebogen werden kann. Die kleinen Löcher 17 a der porösen Platten 17 liegen bevorzugt koaxial einander gegenüber.

Der Gummivibrationsisolator, der mit der Kapsel 6 der zuvor beschriebenen Art bestückt ist, zeigt ein gutes Ansprechver­ halten auf unterschiedliche Flüssigkeitsdruckzunahmen, um jegliches Zunehmen der dynamischen Federung zu verhindern, und zwar wegen der schwimmend bewegbaren Gummiplatte 7. Es ist möglich, einen dynamischen Federbereich nach unten (Dämpf­ bereich nach unten) mit einer Größe unterhalb einer gewünsch­ ten Amplitude einzustellen, und zwar durch Verknüpfung des Freiraumabstandes zwischen den porösen Platten 17, welcher ein Faktor zum Bestimmen oder Begrenzen der Auslenkungsgröße der Gummiplatte 7 ist.

Das ringförmige elastische Teil 3 vollzieht Auslenkungen und bringt dabei für die Vibrationsisolierung wirksame Federeigen­ schaften zur Geltung, während die Drosselwirkung der Düsen­ öffnung 12, durch die die Flüssigkeit gelangt, eine hohe Dämpfungseigenschaft gegen Oszillationen verursacht.

Die Anordnung zum Dämpfen der Oszillationen, insbesondere der niedrigfrequenten Oszillationen, ist in der abgedichteten Kammer innerhalb des robusten und steifen strukturellen Kör­ pers eingekapselt und in die Flüssigkeit eingetaucht. Dies stellt einen ausreichenden Schutz gegenüber äußeren Kräften und eine lange Lebensdauer der Vorrichtung sicher.

Die Membran 9, die zusammen mit der die Öffnung 12 aufweisen­ den Gummiplatte 7 die Außenwand der Luftunterkammer 11 bildet, ist so aufgebaut, daß sie das Verringern der Steifigkeit und der Federrate erlaubt. Somit ist die Membran 9 im hochfre­ quenten Schwingungsbereich des Motors oszillationsaufnahme­ bereit, so daß sie dazu dient, das Anheben des Flüssigkeits­ druckes in der abgedichteten Kammer 5 zu verhindern. Als Er­ gebnis werden dumpfe Geräusche nicht in das Fahrzeugrauminnere gebracht, was zu einer relativ hohen Fahrruhe führt.

Sollte die Membran 9 der Kapsel 6 während des Gebrauchs ab­ brechen, so wird nur die Dämpfungskapazität reduziert und es er­ folgt kein Auslecken von Flüssigkeit. So bleibt die Schwer­ lastaufnahmekapazität erhalten und ist zuverlässig sicherge­ stellt.

Claims (6)

1. Gummivibrationsisolator mit einem einen Befestigungsbe­ schlag bildenden Ansatzteil, einem zylindrischen Gehäuse­ teil, einem ringförmigen elastischen Teil zwischen dem Ansatzteil und einem Ende des zylindrischen Gehäuseteils, einem einen anderen Befestigungsbeschlag bildenden Teil, das das andere Ende des zylindrischen Gehäuseteils um­ faßt und an diesem befestigt ist, wobei durch die vorge­ nannten Teile eine hermetisch abgedichtete, mit einer Flüs­ sigkeit gefüllte Kammer mit veränderlichem Volumen gebil­ det ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Kammer (5) eine schwimmende Kapsel (6) befindet, deren äußere Hülle durch eine Gummiplatte (7) und einen abgerundeten Plattenkörper (8) gebildet ist, die mitein­ ander verbunden sind und zwischen denen quer durch die Kap­ sel (6) eine Membran (9) verläuft, die auf ihrer einen Seite zusammen mit dem Plattenkörper (8) eine Luftunter­ kammer (10) begrenzt und auf ihrer anderen Seite zusammen mit der Gummiplatte (7) eine Flüssigkeitsunterkammer (11) umgibt, wobei die Gummiplatte (7) in ihrer axialen Dicken­ richtung mit einer Öffnung (12) versehen ist, durch die eine Verbindung zwischen der Flüssigkeitsunterkammer (11) und der abgedichteten Kammer (5) besteht.

2. Gummivibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil der Hülle der Kapsel (6) bildende Gummiplatte (7) auf beiden Oberflächen mit Ausnehmungen (7 a) ver­ sehen ist, welche vertikal symmetrisch gegenüber­ liegend und in Intervallen verteilt angeordnet sind, wodurch die Böden der Ausnehmungen (7 a) als dünne Film- oder Folienabschnitte (7 b) ausgebil­ det sind, die feinverteilt in der Gummischicht ver­ laufen.

3. Gummivibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiplatte (7) zwischen einem Paar von porösen Platten (17) angeordnet ist und so bis zu einer begrenzten Aus­ lenkungsgröße in ihrer axialen Dickenrichtung schwim­ mend bewegbar ist.

4. Gummivibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmi­ ge elastische Teil (3) in seinem Mittelabschnitt einen Massendämpfer (15) von zylindrischer Form aufweist.

5. Gummivibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der abgedichteten Kammer (5) mit einer Vielzahl von Gummivorsprüngen (16) versehen ist.

6. Gummivibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand der Kapsel (6) mit einer Vielzahl von Gummivorsprün­ gen (16) versehen ist.