DE3529199C2

DE3529199C2 -

Info

Publication number: DE3529199C2
Application number: DE3529199A
Authority: DE
Inventors: Masaru Fujisawa Jp Sugino; Shin Haramachida Machida Jp Takehara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1991-06-06
Also published as: US4779853A; DE3529199A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung zur Abstützung eines schwingenden Körpers an einem Tragkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Lagereinrichtung ist aus der FR-OS 25 26 143 bekannt.

Die bekannte Lagereinrichtung umfaßt einen elastischen Gummiblock mit einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung an einem schwingenden Element, eine Schale, die mit dem Block fest verbunden ist und mit diesem eine Kammer ausbildet und mit einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung an einem Abstützelement versehen ist, eine elastische Membran, die in der Schale befestigt ist und in dieser einen lufterfüllten Raum in der vorgenannten Kammer abteilt, der mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht, und eine Trennwand in der Kammer, die zwei Teilkammern in der vorgenannten Kammer voneinander abteilt, die von dem Gummiblock bzw. der Membran begrenzt werden. In der Trennwand ist ein Durchlaßkanal ausgebildet, und die Kammer ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die bei Bewegung des Gummiblocks und dadurch hervorgerufener Veränderung des von ihm begrenzten Teilkammervolumens durch den Kanal strömt. Das Dynamik/Statik-Verhältnis des dynamischen Elastizitätskoeffizienten dieser Vorrichtung zum statischen Elastizitätskoeffizienten ist dabei für Schwingungen einer Frequenz von mehr als 50 Hz nicht größer als 2,1. Die Resonanzfrequenz wird durch den Durchmesser und die Länge der Flüssigkeitssäule in dem Kanal, die Gestalt des Gummiblocks, den statischen Elastizitätskoeffizienten des Gummiblocks usw. bestimmt.

Aus der DE-OS 33 16 177 ist ein Dämpfer zum Tilgen mechanischer Schwingungen an einem Maschinenbauteil insbesondere eines Kraftfahrzeugs bekannt, bestehend aus einem hydromechanischen Schwingungsaufnehmer und einem hydromechanischen Schwingungsgeber, die jeweils ein Gehäuse, mindestens eine von diesen gebildete Flüssigkeitskammer und einen diese in seiner Arbeitsfläche begrenzenden Kolben aufweisen, wobei der Schwingungsaufnehmer an einem Erregerbauteil, von dessen Kraftfahrzeugs abgeleitet sind, und der Schwingungsgeber an dem Maschinenbauteil mit dem Gehäuse bzw. dem Kolben abgestützt sind und wobei der Schwingungsgeber und der Schwingungsnehmer mit ihren Flüssigkeitskammern hydromechanisch druckübertragend verbunden sind. Bei einer Ausführungsform dieses Schwingungsdämpfers ist der Innenraum des Gehäuses durch eine Trennwand unterteilt, in der sich eine gedrosselte Durchgangsstelle befindet, die der Dämpfung der Flüssigkeitsschwingungen dient. Dimensionen sind nicht angegeben.

Aus der EP-OS 00 27 751 ist ein hydraulisch gedämpftes Lager zur Abstützung eines schwingenden Körpers an einem Tragkörper bekannt, bestehend aus einem Gummiblock, in dem ein Hohlraum ausgebildet ist, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und durch ein elastisches Trennelement in zwei Kammern veränderlichen Volumens unterteilt ist. Das Trennelement ist in einem steifen Wandelement gehalten, in der ein Strömungskanal ausgebildet ist, der die beiden Kammern miteinander verbindet. Dieser Kanal hat eine Länge, die etwa das 20- bis 50fache des Durchmessers des Kanals ist. Dieses Lager kann sowohl Schwingungen kleiner Amplitude hoher Frequenz als auch Schwingungen hoher Amplitude kleiner Frequenz dämpfen.

Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß in der Praxis der Schwingungsdämpfungseffekt eines hydrodynamischen Lagers von der Dämpfungswirkung des Fluids in dem Kanal oder Durchlaß zwischen den Teilkammern des Lagers herrührt. Um die maximale Schwingungsdämpfungswirkung hervorzubringen, ist es notwendig, die Resonanzfrequenz des Fluids um 5 bis 10 Hz gegenüber jener Frequenz zu verschieben, bei der der Verlustfaktor sein Maximum hat, so daß die Resonanzfrequenz um 50 bis 100% gegenüber der Frequenz verschoben ist, die es zu dämpfen gilt. Als Folge davon sind die bekannten Dämpfungselemente nicht in der Lage, eine befriedigende Schwindungsdämpfung hervorzurufen, so daß die Erschütterungen, die beispielsweise von einer Brennkraftmaschine hervorgerufen werden, auf den Tragkörper, nämlich das Fahrgestell des Fahrzeugs, übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch gedämpfte Lagereinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ihr Schwingungsdämpfungsverhalten verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Abmessungen des Durchlasses unter Beachtung des spezifischen Gewichts des in der Lagereinrichtung verwendeten hydraulischen Fluids und der wirksamen druckaufnehmenden Fläche des elastischen Bauteils so gewählt, daß die Resonanzfrequenz des Fluids in dem Durchlaß im wesentlichen mit einer Resonanzfrequenz des aus dem schwingenden Körper und der Lagereinrichtung bestehenden schwingungsfähigen Systems übereinstimmt, die sich ergäbe, wenn der Durchlaß geschlossen wäre. Obgleich die Masse des Dämpfungskörpers gegenüber der Masse des schwingenden (Maschinen-)Körpers gering ist, hat sie doch einen beachtlichen Einfluß auf die Schwingungsdämpfungseigenschaften der Lagereinrichtung. Die Masse eines Schwingungsdämpfers, der eine Brennkraftmaschine in einem Fahrgestellt lagert, beträgt gewöhnlich nur etwa 1/100 der Masse der Maschine. Wenn man jedoch eine Bewegungsgleichung unter Beachtung der Bewegung des Fluides innerhalb des Durchlasses ableitet, dann gelangt man in Übereinstimmung mit den Analysen, die die Erfinder ausgeführt haben, zu dem Ergebnis, daß die äquivalente Masse des Fluides innerhalb des Durchlasses, die in dem schwingungsfähigen System wirksam ist, ganz erheblich ist und daher die Schwingungsdämpfung wesentlich bestimmt. Diese äquivalente Masse ist im wesentlichen gleich der Masse der Maschine. Die Resonanzfrequenz des schwingenden Systems auf dem Schwingungsdämpfer, der die vorgenannte erhebliche äquivalente Masse hat, und der Maschine unterscheidet sich somit ganz erheblich von der Resonanzfrequenz nur der Maschine.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Korrespondierende Teile und Elemente sind dabei mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

Fig. 1einen Vertikalschnitt einer Lagereinrichtung eines ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des mechanischen Modells der Lagereinrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, in welcher die Beziehung zwischen der Frequenz und der übertragenen Kraft unter der Annahme aufgezeichnet ist, daß die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung mit der Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung bei geschlossener Öffnung übereinstimmt,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der nach oben und nach unten gerichteten Beschleunigung einer Antriebseinheit unter einer Bedingung, bei der die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung so einjustiert wurde, daß sie gleich der Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung bei geschlossener Öffnung ist,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Charakteristik der Fahrzeugschwingungsamplitude unter einer Bedingung, bei welcher die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung so einjustiert wurde, daß sie gleich der Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung bei geschlossener Öffnung ist,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Charakteristika der menschlichen Schwingungsempfindlichkeit nach ISO,

Fig. 7A und 7B schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels mit mehreren Lagereinrichtungen,

Fig. 8 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 2, welche jedoch das mechanische Modell der Lagereinrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels zeigt,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Charakteristika berechneter Werte von aufwärts- und abwärtsgerichteten Schwingungsamplituden der Fahrzeugkarosserie relativ zur Erregungsamplitude der Fahrzeugskarosserie unter einer Bedingung, bei der die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung der Lagereinrichtung verändert wird,

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Charakteristika einer Schwingungsübertragungsfunktion der Kraftfahrzeugkarosserie bei Erregung der Lagereinrichtung von Fig. 8 mit derselben Phase und Amplitude, sowie einer konventionellen Lagereinrichtung, welche jeweils bei Kraftfahrzeugen verwendet wird,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels, das eine Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit mit einem dynamischen Dämpfer darstellt,

Fig. 12A einen Querschnitt der Lagereinrichtung von Fig. 11,

Fig. 12B einen Vertikalschnitt durch die Lagereinrichtung von Fig. 12A,

Fig. 13 eine schematische Darstellung des mechanischen Modells der Lagereinrichtung von Fig. 11,

Fig. 14 eine Draufsicht auf einen dynamischen Dämpfer einer konventionellen Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit,

Fig. 15 eine graphische Darstellung der Schwingungsübertragung und der Schwingungsfrequenz,

Fig. 16A einen Querschnitt, ähnlich Fig. 12A, in welchem jedoch ein verändertes Ausführungsbeispiel der Lagereinrichtung dargestellt ist,

Fig. 16B einen Vertikalschnitt der Lagereinrichtung von Fig. 16A,

Fig. 17 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Erregungsfrequenz und der dynamischen Federkonstante in Verbindung mit dem Beispiel der Fig. 16A und 16B,

Fig. 18 einen Querschnitt ähnlich dem der Fig. 16A, in welchem jedoch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lagereinrichtung gezeigt ist,

Fig. 19A einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lagereinrichtung,

Fig. 19B einen Vertikalschnitt durch die Lagereinrichtung von Fig. 19A,

Fig. 20 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Lagereinrichtung,

Fig. 21 eine schematische Darstellung der Einbauweise der Lagereinrichtung, und

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer weiteren Einbauweise der Lagereinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Lagereinrichtung 1 für einen schwingungsfähigen Körper, wie etwa eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs. Die Lagereinrichtung 1 ist Teil eines ersten Ausführungsbeispiels eines Schwingungsdämpfungssystems. Die Lagereinrichtung 1 umfaßt ein auf Seiten der Antriebseinheit angeordnetes Lagerteil 2, das zusammen mit einer Platte 3 an einer nicht dargestellten Antriebseinheit, die den schwingungsfähigen Körper bildet, mittels Schrauben 4 befestigt ist. Ein karosserieseitiges Lagerteil 5 ist mittels einer Schraube 6 an einer nicht dargestellten Kraftfahrzeugkarosserie, die den Lagerkörper bildet, befestigt. Ein hohles zylindrisches oder napfförmiges elastisches (elastomeres) Bauteil 7 weist obere und untere Endbereiche auf, die jeweils mit den Lagerteilen 2, 5 der Antriebseinheitsseite und der Karosserieseite mittels einer ausgehärteten Klebeverbindung verbunden sind. Eine Trennplatte 8 ist in dem hohlen elastischen Bauteil 7 angeordnet, um eine obere und eine untere Flüssigkeitskammer 8, 10 auf entgegengesetzten Seiten der Trennplatte 8 voneinander zu trennen. Weiterhin ist eine Membran 11 derart vorgesehen, daß sie durch ihre Unterseite die obere Flüssigkeitskammer 9 begrenzt, während sie eine Luftkammer 12 zwischen ihrer Oberseite und der Platte 3 einschließt. Die Trennplatte 8 ist in ihrem mittleren Bereich mit einer Öffnung 13 versehen, durch die die obere und die untere Flüssigkeitskammer 9, 10 miteinander in Verbindung stehen. Die obere und untere Flüssigkeitskammer 9, 10 sind mit einer Flüssigkeit, wie etwa einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Dieses Ausführungsbeispiel ist so ausgewählt, daß die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung 13 ungefähr f₀ (Hz) beträgt. Dies ist die Resonanzfrequenz der Antriebseinheit, die auf der Schwingung der Fahrzeugkarosserie beim Schließen der Öffnung 13 basiert, die die kritische Frequenz der Verbrennungskraftmaschine darstellt. Die Querschnittsfläche der Öffnung 13 liegt in einem Bereich von 0,15 bis 0,5 cm² bezogen auf 15 bis 50 cm² wirksamer Druckaufnahmefläche des elastischen Bauteils 7.

Das Prinzip und die Wirkungsweise der Lagereinrichtung von Fig. 1 werden nunmehr mit Bezug auf das mechanische Modell in Fig. 2 erörtert. In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 21 ein Massenpunkt (bzw. die Antriebseinheit) bezeichnet, der eine Masse m₁ aufweist, die der auf die Lagereinrichtung 1 aufgebrachten Belastung entspricht. Eine Feder 22 weist eine Federkonstante k₁ in Abstützrichtung des elastischen Bauteils 7 auf. Eine Feder 23 weist eine Federkonstante k₂ auf, die der Differenz zwischen der Federkonstante der gesamten Lagereinrichtung bei verschlossener Öffnung 13 und der Federkonstante k₁ der Feder 22 entspricht. Ein Massenpunkt 24 weist eine äquivalente Masse auf, die durch Multiplikation des Quadrats des Verhältnisses der wirksamen Druckaufnahmefläche A₁ des elastischen Bauteils 7 zu der Querschnittsfläche A₂ der Öffnung 13 mit der Masse m₂ des Fluids in der Öffnung 13 errechnet wird. Eine Feder 25 weist eine Federkonstante k₅ auf, die der Membran 11 und der Luftkammer 12 äquivalent ist. Ein Dämpfer 26 mit einem Dämpfungskoeffizienten entspricht dem Widerstand beim Durchströmen der Flüssigkeit durch die Öffnung 13. Eine Feder 27, die hier eine Druckschwankung nachbildet, hat die Federkonstante

Die Antriebseinheit wird mit einer Frequenz erregt, die nahe der Eigenfrequenz des Lagersystems der Verbrennungskraftmaschine, das die Antriebseinheit und die gesamte Lagereinrichtung umfaßt, ist. Die Eingangsgröße ist eine Bewegung der Karosserieseite, wodurch die Schwingung der Verbrennungskraftmaschine oder der Antriebseinheit erregt wird. Da die Reaktion auch an der Fahrzeugkarosserie auftritt, ist es ausreichend, den Wert einer auf die Karosserrie übertragenen Kraft bei der Eigenfrequenz des Lagersystems der Verbrennungskraftmaschine in dem Fall abzusenken, bei dem durch die Bewegung der Karosserie eine Erregung auftritt. Die auf die Fahrzeugkarosserie übertragene Kraft F_d errechnet sich aus der folgenden Bewegungsgleichung des mechanischen Modells von Fig. 2:

mit: Ω = ω/ω₁; ω ist die Erregungsfrequenz;ω₁ = ; A = Ω² - 1 - ν; B = Ω² - 1; P = Ω₂² - Ω²;Ω₂ = ω₂/ω₁ = ; q = 2 ζ₂ Ω₂Ω;ζ₂ = c/(2 ; m₂′ = (A₁/A₂)²m₂;
k₅′ = (A₁/A₃)²k₅; A₃ ist eine effektive druckaufnehmende Fläche der Membran in Verbindung mit der Luftkammer;
µ = m₂′/m₁; und ν = k₂/k₁.

Die Werte der Gleichung (1) bei Variation der Frequenz erzeugen eine Vielzahl von Kurven, die in Fig. 3 dargestellt sind. Die Kurven schneiden sich dabei bei einem bestimmten Wert (an zwei bestimmten Punkten) der nicht von ζ₂ abhängig ist. Dies erfolgt bei Frequenzen (korrespondierend zu den bestimmten Punkten A und B in Fig. 5), die durch die folgende Gleichung gegeben sind:

Um den Wert der Gleichung (1) zu minimieren, ist es notwendig, diese beiden bestimmten Werte in geeigneter Weise zu bestimmen, d. h. ihre Spitze oder ihr Maximum zu erhalten. Die Fahrzeugkarosserie liegt bei der Schüttelfrequenz der Verbrennungskraftmaschine in einem sog. Massenbereich. Von Massenbereich spricht man bei einer Schwingungsfrequenz, die höher als das fache der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems ist. Deshalb ist es notwendig, daß die Neigung einer Geraden, die die Werte der Gleichung (1) bei den Frequenzen der Gleichung (2) verbindet, ungefähr 12 dB/oct wird, um eine Bedingung zu erhalten, bei der die Schwingungsamplitude der Fahrzeugkarosserie bei den beiden Frequenzen (bei den Punkten A und B in Fig. 5) gleich werden und die Spitzenwerte erreicht werden. Diese Bedingung wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

oder

wobei

die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung darstellt und ω_m² = (1 + ν) ω₁² . . . die Resonanzschwingung des Systems aus m₁, k₁ und k₂ ist, d. h. die Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung der Verbrennungskraftmaschine bei verschlossener Öffnung 13. Der zweite Term der rechten Teile von Gleichung (3) ist üblicherweise gering und kann deshalb vernachlässigt werden, so daß die Gleichung (3) die folgende Form erhält:

ω₀ = ω_m (3′)

Um die Schwingungsamplituden an den beiden Punkten (Punkte A und B in Fig. 5) abzugleichen, erweist es sich als sehr wirksam, die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung 13 der Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung für den Verbrennungsmotor anzugleichen, die sich ergäbe, wenn die Öffnung 13 geschlossen wäre.

In Fig. 3 sind die Werte der Gleichung (1) dargestellt, mit denen die Gleichung (3′) erfüllt ist. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, kann der Wert |Fd/(m ×₅ ω₁²)| bei den Frequenzen der zwei bestimmten Punkte maximiert werden, d. h. er kann die Spitzenwerte durch geeignete Bestimmung des Dämpfungskoeffizenten c des Dämpfers 26 in Fig. 2 erzielen. Der Dämpfungskoeffizient c hängt nicht von der Länge der Öffnung 13 ab, sondern hauptsächlich nur von dem Verhältnis A₁/A₂. Im allgemeinen beträgt der Wert A₁ bei einer Lagereinrichtung des flüssigkeitsgefüllten Typs für eine Antriebseinheit 15 bis 50 cm², so daß die Querschnittsfläche A₂ der Öffnung 13 zur Erreichung des Maximalwerts von |Fd/(m₁ x₅ ω₁²)| etwa 0,15 bis 0,5 cm² beträgt.

Um folglich die Schwingungsamplitude der Kraftfahrzeugkarosserie während des Schwingens der Verbrennungskraftmaschine zu minimieren und unempfindlich gegen deren Frequenzen zu machen, ist es ausreichend, daß bei dem angegebenen Größenbereich von A₁ die Querschnittsfläche der Öffnung 13 in einem Größenbereich von 0,15 bis 0,5 cm² liegt und zusätzlich die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung annähernd gleich ist der Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung für die Verbrennungskraftmaschine, die sich bei geschlossener Öffnung ergäbe.

Ein konkretes Verfahren zur Justierung der Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung besteht darin, die Länge der Öffnung oder das spezifische Gewicht der Flüssigkeit zu verändern. Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten experimentellen Werte der Schwingungserregung wurden dadurch erreicht, daß die Flüssigkeit in der Öffnung gemäß der obengenannten Methode einjustiert wurde. Die Daten der Fig. 4 und 5 beziehen sich jeweils auf eine aufwärts- und abwärtsgerichtete Beschleunigung der Antriebseinheit bezogen auf eine aufwärts- und abwärtsgerichtete Amplitude der Fahrzeugkarosserie und auf eine aufwärts- und abwärtsgerichtete Schwingungsversetzung der Fahrzeugkarosserie bei Veränderung der Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung in Intervallen von 1 Hz aus einem Gehäuse (als Zentrum), bei dem die korrespondierende Resonanzfrequenz nicht einjustiert war. Die Experimente zur Erlangung der Daten wurden durch Schwingung oder Erregung von zwei Vorderrädern des Fahrzeugs in einem Zustand erreicht, bei dem sowohl die Phase als auch die Amplitude (2 mm) konstant waren. Dabei sei angemerkt, daß die Daten der Fig. 5 durch Verwendung eines Filters erhalten wurden, dessen Frequenzgang dem der menschliche Schwingungsempfindlichkeit entspricht, gemäß ISO (International Organisation for Standardization), wie in Fig. 6 dargestellt. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, wird die Schwingungsamplitude der Fahrzeugkarosserie in den Fällen gering, in denen die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung gemäß der oben beschriebenen Methode einjustiert wurde. Dieser Effekt verschlechtert sich jedoch stark in dem Fall, bei dem die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung sich so verschiebt, daß sie höher als 2 Hz oder mehr als die Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung für die Verbrennungskraftmaschine bei geschlossener Öffnung wird. Wenn sich im Gegensatz dazu die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit zu niedrigeren Werten verschiebt, als die der Lagereinrichtung der Verbrennungskraftmaschine, ergibt dies keine größere Verschlechterung des Gesamteffekts. Es ist jedoch praktisch unmöglich, die Resonanzschwingung der Flüssigkeit in der Öffnung um 2 Hz oder mehr relativ zu der Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung der Verbrennungskraftmaschine in dem Fall abzusenken, bei der die Querschnittsfläche der Öffnung in einem Bereich von 0,15 bis 0,5 cm² liegt, da die Länge der Öffnung dadurch 30 cm betragen würde, wodurch Probleme in der Dimensionierung auftreten würden. Deshalb kann festgestellt werden, daß ein guter zuverlässiger Bereich für die Gleichung (3′) durch die folgende Gleichung gegeben ist:

Während sich die obenstehende Diskussion nur auf eine flüssigkeitsgefüllte Lagereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bezieht, soll verdeutlicht werden, daß das Prinzip der vorliegenden Erfindung auf vielfältige andere Lagereinrichtungen anwendbar ist, wie etwa solche mit einer flüssigkeitsgefüllten Lagerschale oder Buchse und mit einem flüssigkeitsgefüllten Lagerkörper.

Die Fig. 7A und 7B zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schwingungsdämpfungssystems, das drei Lagereinrichtungen 1, 1′, 1′′ umfaßt, mittels derer die Antriebseinheit 30 an einer Fahrzeugkarosserie 31, 32 gelagert ist. Selbstverständlich wird die Antriebseinheit üblicherweise durch mehrere Lagereinrichtungen gelagert, wie in den Fig. 7A und 7B dargestellt. Weiterhin ist es üblich, daß die Frequenz, bei der große Schwingungen erzeugt werden, sich in Abhängigkeit von den Lagerstellen der Antriebseinheit 30 bei einem Zustand verändert, bei dem die Antriebseinheit Schwingungen verschiedener Frequenzen erzeugt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit 30 an ihrem vorderen Teil mit Einbauabschnitten A, A und an ihrem hinteren Teil mit einem Einbauabschnitt B versehen. Die Einbauabschnitte A, A werden von den Lagereinrichtungen 1, 1′ gelagert, die an einem sich seitlich erstreckenden Bauteil 31 der Karosserie angeordnet sind, während der Einbauabschnitt B von der Lagereinrichtung 1′′ gelagert wird, die an einem anderen sich seitlich erstreckenden Bauteil 32 der Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Es soll hervorgehoben werden, daß jede der Lagereinrichtungen 1, 1′, 1′′ so ausgebildet ist, daß die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung übereinstimmt mit der eines Resonanzkörpers, der die Antriebseinheit und die Lagereinrichtung bei verschlossener Öffnung umfaßt, wobei ein optimaler Wert für die Stelle erreicht wird, an der jede Lagereinrichtung angeordnet ist. Folglich weisen die Lagereinrichtungen 1, 1′, 1′′ jeweils verschiedene Resonanzfrequenzen der Flüssigkeit in der Öffnung auf.

Bei dieser Anordnung kann jede Lagereinrichtung in effektiver Weise Schwingungen bei einer am meisten kritischen Frequenz für den jeweiligen Ort, an dem die Lagereinrichtung angeordnet ist, dämpfen. Folglich kann eine effektive Dämpfung von Schwingungen mehrerer Arten erfolgen, die durch eine Versetzung der Kraftfahrzeugkarosserie erzeugt werden, wodurch das Fahrverhalten und der Reisekomfort des Kraftfahrzeuges stark verbessert wird.

Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist. Der Unterschied liegt darin, daß die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung und die Resonanzfrequenz eines Resonanzkörpers, der die gesamte Lagereinrichtung und den schwingungsfähigen Körper bei verschlossener Öffnung der Lagereinrichtung umfaßt, mit der Frequenz der Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine übereinstimmen. Das Schwingungsdämpfungssystem dieses Ausführungsbeispiels umfaßt eine Lagereinrichtung, die dieselbe Ausgestaltung, wie die in Fig. 1 dargestellte Lagereinrichtung aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 als mechanisches Modell dargestellt ist, sind zusätzlich zu den in Fig. 2 dargestellten Elementen eine Aufhängung 33, eine ungefederte Masse 34 und Reifen 35 vorgesehen. Die Masse (der Fahrzeugkarosserie 28), die durch die vordere Aufhängung 33 gelagert ist, ist mit m₃ bezeichnet, die Federkonstante der zwei Aufhängungen 33 ist k₆, die ungefederte Masse der zwei vorderen Lagerungen ist m₄ und die Federkonstante der zwei Reifen 35 in Stoßrichtung ist k₇.

Unter Berücksichtigung der obengenannten Anordnung wurde der Schwingungswert der Fahrzeugkarosserie unter der Bedingung errechnet, daß nur die Öffnung 13 verändert wird, während die anderen Faktoren und Merkmale konstant bleiben. Dabei ergibt sich das in Fig. 9 dargestellte Resultat. Dort stellt eine Kurve a einen Fall dar, der dem der Dämpfungskoeffizient c = ∞ und die Öffnung 13 geschlossen ist. Dabei liegt ein Spitzenwert in der Nähe von 11 Hz, der die Resonanzfrequenz des Resonanzkörpers anzeigt, der die gesamte Lagereinrichtung und den schwingungsfähigen Körper bei verschlossener Öffnung 13 umfaßt. Die Frequenz ist die gleiche, wie die Frequenz der Verbrennungskraftmaschine. Eine Kurve b stellt einen Fall dar, bei dem die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung 13 auf 11 Hz festgesetzt ist, d. h. auf eine Frequenz, die der Frequenz der Verbrennungskraftmaschine gleich ist. Eine Kurve c stellt einen Fall dar, bei dem die Frequenz der Flüssigkeit in der Öffnung 13 auf 20 Hz festgesetzt wurde, was höher ist, als die Frequenz der Verbrennungskraftmaschine. Eine Kurve d zeigt einen Fall, bei dem die Frequenz der Flüssigkeit in der Öffnung 13 auf 5 Hz festgesetzt ist, was niedriger ist, als die Frequenz der Verbrennungskraftmaschine. Im Falle der Kurve b, c und d ist der Dämpfungskoeffizient c gleich 0,4. Wie aus Fig. 9 ersichtlich wird, ist die nach oben und nach unten gerichtete Schwingungsamplitude der Fahrzeugkarosserie relativ zu der Eingangs- Schwingungsamplitude in dem Fall (Kurve b) stark erniedrigt, bei dem die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung 13 11 Hz beträgt, was der Frequenz der Verbrennungskraftmaschine entspricht.

Fig. 10 zeigt experimentell ermittelte Werte einer Übertragungsfunktion der Schwingung der Lagereinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Öffnung ungefähr mit der Frequenz der Verbrennungskraftmaschine (ungefähr 11 Hz) übereinstimmt, wobei die Öffnung 13 tatsächlich verschlossen ist, und einer konventionellen Lagereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, bei der die maximale Verlustzifferfrequenz mit der Schwingungsfrequenz der Verbrennungskraftmaschine übereinstimmt. Die Werte wurden bei Experimenten ermittelt, bei denen zwei Vorderräder eines Kraftfahrzeugs mit derselben Schwingungsphase und Amplitude erregt oder in Schwingung versetzt wurden, wobei an dem Kraftfahrzeug eine Lagereinrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel und eine Lagereinrichtung konventioneller Art eingebaut waren. In Fig. 10 stellt eine Kurve e die Werte des dritten Ausführungsbeispiels der Lagereinrichtung dar, während eine Linie f die Daten einer konventionellen Lagereinrichtung zeigt. Wie sich aus Fig. 10 ergibt, ist die Lagereinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels in der Lage, Schwingungen, die durch die Verbrennungskraftmaschine hervorgerufen wurden, im Vergleich zu der konventionellen Lagereinrichtung stark abzusenken.

Die Fig. 11, 12A, 12B und 13 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Anwendung, bei einer Antriebseinheit. Dabei stellen sowohl die Antriebseinheit als auch die Kraftfahrzeugkarosserie schwingungsfähige Teile dar. Die Antriebseinheit und die Karosserie werden jedoch nachfolgend als schwingungsfähiger Körper und als Lagerkörper aufgefaßt, um das Ausführungsbeispiel besser darstellen zu können.

Wie in Fig. 11 dargestellt ist, umfaßt die Lagereinrichtung 127 der Antriebseinheit einen ersten Träger 121, der fest mit der Karosserie verbunden ist. Ein Gummiblock 123 ist zwischen dem ersten Träger 121 und einem zweiten Träger 122 angeordnet und fest mit der Antriebseinheit verbunden. Mehrere nicht dargestellte Lagerelemente weisen denselben Aufbau wie der Gummiblock 123 auf und sind vorgesehen, um die Antriebseinheit elastisch an der Karosserie zu lagern. Zusätzlich ist eine Lagereinrichtung 126 so angeordnet, daß er die Antriebseinheit und die Karosserie verbindet. Im einzelnen ist die Lagereinrichtung 126 mit einem Ende an der Fahrzeugkarosserie mittels eines Bolzens 124 und an ihrem anderen Ende mittels eines Bolzens 125 mit dem Träger 122 verbunden. Daraus ergibt sich, daß der Gummiblock 123 und die Lagereinrichtung 126 zusammen die Lagerung für die Antriebseinheit bilden.

Wie in den Fig. 12A und 12B dargestellt ist, besteht die Lagereinrichtung 126 aus im wesentlichen zylindrischen ersten und zweiten Rahmenteilen 128 und 129, die mittels eines länglichen Elements in Form eines Rohres 130 miteinander verbunden sind. Das Rohr 130 weist in seiner Länge einen Kanal 130a auf. Im einzelnen ist das Rohr 130 an seinem einen Ende mit dem ersten Rahmenteil 128 und an seinem anderen Ende mit dem zweiten Rahmenteil 129 durch Schweißen oder ähnlich verbunden. Im Zentrum des ersten Rahmenteils 128 ist bewegbar ein erstes Einbauteil 131 angeordnet, das mittels des Bolzens 125 mit dem zweiten Träger 122 verbunden ist. Ein erstes elastisches Element aus Gummi oder einem ähnlichen Material ist fest zwischen dem Einbauteil 131 und der inneren Fläche des ersten Rahmenteils 128 angeordnet. Das erste elastische Element 132 ist mit dem Einbauteil 131 und der inneren Fläche des ersten Rahmenteils 128 mittels einer aushärtbaren Klebverbindung oder ähnlich verbunden. Das elastische Element 132 verbindet das erste Einbauteil 131 mit dem ersten Rahmenteil 128 und gestattet eine elastische Relativbewegung zwischen diesen, während es eine erste Flüssigkeitskammer (Hohlraum) 133 zwischen sich und der Innenfläche des ersten Rahmenteils 128 bildet. Die erste Flüssigkeitskammer 133 ist mit einer nichtkompressiblen Flüssigkeit, wie etwa Öl, gefüllt und vergrößert und verkleinert sich in Abhängigkeit von der Deformierung des ersten elastischen Elements 132, d. h. der Relativversetzung zwischen dem ersten Rahmenteil 128 und dem Einbauteil 131.

Das zweite Rahmenteil 129 ist an seiner äußeren Umfangsfläche mit einem zweiten Befestigungselement 134 versehen. Das Befestigungselement 134 ist mit dem Rahmenteil 129 mittels einer Schweißverbindung oder ähnlich verbunden und ist über den Bolzen 124 an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt. Die gegenüberliegenden Enden des zweiten Rahmenteils 129 sind mit zweiten elastischen Elementen 135 verschlossen, die aus Gummi oder einem ähnlichen Material bestehen. Dadurch wird eine zweite Flüssigkeitskammer (Hohlraum) 136 zwischen diesen Elementen und der inneren Fläche des zweiten Rahmenteils 129 gebildet. Die zweite Flüssigkeitskammer 136 ist mit einer nichtkompressiblen Flüssigkeit, wie die erste Flüssigkeitskammer 133, gefüllt und steht durch den Kanal 130a im Rohr 130 in Verbindung mit der ersten Flüssigkeitskammer 133, so daß die zweite Flüssigkeitskammer 136 sich infolge der Vergrößerung und Verkleinerung der ersten Flüssigkeitskammer 133 verkleinert und vergrößert.

Die Betriebsweise der Lagereinrichtung 126 wird nachfolgend mit Bezug auf das mechanische Modell der Fig. 13 erläutert.

Bei einer Schwingung der Antriebseinheit findet eine relative Versetzung zwischen dem ersten Rahmenteil 128 und dem ersten Einbauteil 131 statt, wodurch eine Volumenveränderung in der ersten Flüssigkeitskammer 133 erfolgt, so daß die nichtkompressible Flüssigkeit durch den Kanal 130a des Rohrs 130 zwischen den ersten und zweiten Flüssigkeitskammern 133 und 136 strömt. Folglich bildet der dynamische Dämpfer 126 ein Schwingungssystem, dessen Charakteristiken durch die Masse m₂ der inkompressiblen Flüssigkeit in der Ausnehmung 130a, der wirksamen Druckaufnahmefläche A₁ der ersten Flüssigkeitskammer 133, der effektiven Druckaufnahmefläche A₃ der zweiten Flüssigkeitskammer 136, dem Querschnitt A₂ des Kanals 130a, der Federkonstante k₂′ des ersten elastischen Elements 132 und der Federkonstante (A₁/A₃)²k₅′ bestimmt wird. In Fig. 13 ist die Federkonstante der Lagereinheit 132 mit k₁′ bezeichnet. Die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingungssystems errechnet sich infolgedessen nach folgender Formel:

Die obere Gleichung (5) kann zu der nachfolgenden Gleichung (5′) umgeformt werden;

Folglich stellt sich das Schwingungssystem der Lagereinrichtung, wie in Fig. 13 aufgezeigt, dar, so daß die Charakteristika des Schwingungssystems durch eine Federkonstante k₂′k₃′{A₁/A₃)²k₅′}, einen Dämpfungskoeffizienten c′ und eine äquivalente Masse {(A₁/A₂) · m} bestimmt wird. Die Federkonstante k₃′ entspricht einer Schwankungsgröße aufgrund der Strömung der inkompressiblen Flüssigkeit und weist einen Wert auf, der sich nach folgender Gleichung errechnet:

wobei ω die Kreisfrequenz ist.

Wie sich aus der Gleichung (5′) ergibt, ist die Lagereinichtung 126 so angeordnet, daß ihre Resonanzfrequenz f₀ durch Veränderung des Verhältnisses der Druckaufnahmeflächen (A₁/A₃) oder des Flächenverhältnisses (A₁/A₂) einstellbar ist, wodurch Schwingungen bei einer gewünschten Frequenz unterdrückt werden. Um Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine in Verbindung mit der Lagereinrichtung 126 für die Antriebseinheit wirksam zu verhindern, wird die Resonanzfrequenz der Lagereinrichtung 126 bevorzugterweise auf einen Wert in der Nähe von 10 Hz festgesetzt. Die Resonanzfrequenz wird dadurch erreicht, daß lediglich die Druckaufnahmefläche der Lagereinrichtung 126 verändert wird, so daß ihre Resonanzfrequenz auf einen Wert in der Nähe von 10 Hz gebracht werden kann, ohne daß die Lagereinrichtung 126 besonders groß ausgebildet sein müßte und ohne daß ihr Gewicht zunimmt. Dies führt dazu, daß Schwingungen der Antriebseinheit in einem Frequenzbereich in der Nähe von 10 Hz in wirksamer Weise unterdrückt werden, wodurch sich eine Verbesserung des Fahrkomforts des Kraftfahrzeugs ergibt.

In Fig. 15 sind experimentell gewonnene Daten der Schwingungsübertragung dargestellt. Die Kurve A zeigt Daten einer Lagerung für eine Antriebseinheit mit einer konventionellen Lagereinrichtung, wie sie in Fig. 14 dargestellt ist. Die Kurve B zeigt Daten einer Lagerung für eine Antriebseinheit mit der Lagereinrichtung der Fig. 12A und 12B.

Wie sich aus Fig. 15 ergibt, hat sich herausgestellt, daß die Lagerung für die Antriebseinheit, die mit der Lagereinrichtung der Fig. 12A und 12B ausgestattet ist, den Schwingungsdämpfungseffekt um ungefähr 5 dB in der Nähe des Maximalwertes der Schwingungsübertragung relativ zu der Lagereinrichtung der Antriebseinheit des in Fig. 14 dargestellten konventionellen Typs verbessert. Die in Fig. 14 dargestellte Lagereinrichtung weist Arme 112 und 113 auf, die mittels eines Bolzens 111 miteinander verbunden sind. Zylindrische Elemente 114, 115 sind jeweils mit den Armen 112, 113 verbunden. Die zylindrischen Elemente 114 sind derart mit einem Einbauteil 118 versehen, daß das Einbauteil 118 elastisch bewegbar mittels eines gummiähnlichen elastischen Elements 116 mit der inneren Fläche des zylindrischen Elements 114 verbunden ist. Das zylindrische Element 115 ist mit einem Einbauteil 119 versehen, das mittels eines gummiähnlichen elastischen Elements 117 elastisch bewegbar mit der inneren Fläche des zylindrischen Elements 115 verbunden ist. Eines dieser Einbauteile 118, 119 ist fest mit einem nicht dargestellten Lagerkörper, wie etwa einer Fahrzeugkarosserie verbunden, während das andere fest mit einem schwingungsfähigen Körper (nicht dargestellt), wie etwa einer Antriebseinheit, verbunden ist. Die so aufgebaute Lagereinrichtung von Fig. 14 bildet ein Schwingungssystem, bei dem der Bolzen 111 und die Arme 112, 113 als eine Masse M und die elastischen Elemente 116, 117 als ein Federelement S wirken, wodurch Schwingungen des schwingungsfähigen Körpers in einem bestimmten Frequenzbereich unterdrückt werden.

Die Fig. 16A und 16B zeigen ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Lagereinrichtung 126, die ähnlich der der Fig. 12A und 12B ist. Der Unterschied liegt darin, daß der zweite Einbauteil 134 im Inneren des Rahmenteils 129 angeordnet ist und mittels eines zweiten elastischen Elements 140 mit der inneren Fläche des Rahmenteils 129 verbunden ist. Das elastische Element 140 ist mittels einer aushärtbaren Klebverbindung an dem Einbauteil 134 befestigt. Eine zweite Flüssigkeitskammer 141 ist in dem zweiten elastischen Element 140 ausgebildet und mit nichtkompressibler Flüssigkeit gefüllt.

Wenn das Einbauteil 131 fest mit dem schwingungsfähigen Körper, wie etwa der Antriebseinheit und das Einbauteil 134 fest mit dem Lagerkörper, wie etwa der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, ist die Versetzung des Einbauteils 134 bei einer Schwingung des schwingungsfähigen Körpers mit Frequenzen in der Nähe der Resonanzfrequenz (einer ersten Resonanzfrequenz) der Flüssigkeit in dem Rohr 130 gleich Null relativ zu der Versetzung des Einbauteils 131, da die Federkonstante des zweiten elastischen Elements 140 groß ist. Die Anordnung wirkt somit unter der Wirkung der Flüssigkeit in dem Rohr 130 als dynamischer Dämpfer, ebenso wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 12A und 12B. Wenn der schwingungsfähige Körper mit Frequenzen schwingt, die höher sind, als ungefähr der dreifache Wert der Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in dem Rohr 130, wird die Flüssigkeit in dem Rohr 130 in einen stationären Zustand gebracht, und die Lagereinrichtung 126 wirkt wie der konventionelle dynamische Dämpfer, welcher in Fig. 14 dargestellt ist. Die Lagereinrichtung 126 erreicht folglich seine Resonanzschwingung bei einer Resonanzfrequenz (einer zweiten Resonanzfrequenz) des Schwingungsystems, bei der das elastische Element 140, das mit der Flüssigkeit gefüllt ist, als Feder wirkt und das erste und das zweite Rahmenteil 128, 129, die Flüssigkeit in dem Rohr 130 usw. als eine Masse wirken. Bei Erregungsfrequenzen, die höher sind, als die zweite Resonanzfrequenz, werden die Versetzung des Einbauteils 131 und die Eingangsschwingung des Einbauteils 134 gegeneinander in der Phase umgekehrt, deshalb kann die übertragene Kraft reduziert werden.

In dem Fall, bei dem der dynamische Dämpfer 126 in Kombination mit einem üblichen Lagergummi in Parallelanordnung verwendet wird, entsprechen die Charakteristika der übertragenen Kraft der Darstellung in Fig. 17. Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem die Lagereinrichtung 126 der Fig. 16A und 16B parallel zu einer Lagereinrichtung für die Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, ist es möglich, sowohl die Frequenz der Verbrennungskraftmaschine als auch ein Dröhngeräusch dadurch zu reduzieren, daß die erste Resonanzfrequenz mit den Frequenzen (etwa 10 Hz) der Verbrennungskraftmaschine übereinstimmt und die zweite Resonanzfrequenz mit den Frequenzen (60 bis 70 Hz) übereinstimmt, welche niedriger sind als der Bereich eines Dröhngeräusches bei mittlerer Drehzahl (ungefähr 80 Hz).

Fig. 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lagereinrichtung 126, das ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 16A und 16B ist. Der Unterschied liegt darin, daß das zweite Rahmenteil 129 mit einem Gewichtsbefestigungsteil 143 ausgestattet ist, an dem ein Gewicht 142 angeordnet ist, um die oben erwähnte zweite Resonanzfrequenz einzustellen. Eine derartige Einstellung kann eine Streuung der zweiten Frequenz infolge einer Streuung der Charakteristika der elastischen Elemente 132, 140 verhindern, wodurch Dröhngeräusche in sicherer Weise reduziert werden.

Die Fig. 19A und 19B zeigen ein weiteres modifziertes Ausführungsbeispiel der Lagereinrichtung 126, der ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12A und 12B ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein erstes Rahmenteil 128′ an seiner inneren Umfangsfläche mit einem inneren Rohrelement 145 versehen, an dem ein erstes Einbauteil 131′ mittels eines Gummis 147, der mittels einer aushärtbaren Klebverbindung befestigt ist, elastisch bewegbar verbunden ist. Weiterhin ist das innere Rohrelement 145 an seiner inneren Oberfläche mit einem Gummi 148 versehen, der einen Hohlraum 149 bildet. Zwischen dem Einbauteil 131′ und em Gummielement 148 ist ein Abstand von ungefähr 0,5 bis 2 mm vorgesehen. Ein äußeres Rohrelement 151 des zweiten Rahmenteils 129′ ist mit einem zweiten Einbauteil 152 versehen, mit dem ein drittes Einbauteil 153 in geeigneter Weise verbunden ist. Die Lage des Einbauteils 153 ist mittels einer Schraube 154 einstellbar.

Wenn bei der in Fig. 19A und 19B gezeigten Anordnung der Lagereinrichtung 126 das erste Einbauteil 131′ fest mit dem schwingungsfähigen Körper verbunden ist und das dritte Einbauteil 153 fest mit dem Lagerkörper verbunden ist, kann das erste Einbauteil 131′ nicht in Kontakt mit dem Gummielement 148 kommen, wenn der schwingungsfähige Körper bei hohen Frequenzen und geringen Amplituden schwingt. Somit wird das Volumen des Hohlraums 149 konstant bleiben, so daß keine Flüssigkeitsströmung in dem Rohr 130 hervorgerufen wird. Obwohl über das Gummielement 147 eine Schwingungskraft auf den Lagerkörper aufgebracht wird, ist in diesem Fall die übertragene Kraft ziemlich gering, da das Gummielement 147 aus einem relativ weichen Material besteht und so angeordnet ist, daß es eine Scherkraft aufnehmen kann.

Wenn der schwingungsfähige Körper mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden schwingt, stößt das erste Einbauteil 131′ an das Gummielement 148 und deformiert dadurch den Hohlraum 149, wodurch sich eine Druckströmung ergibt. Diese Druckströmung erzeugt einen Flüssigkeitsstrom in dem Rohr 130, so daß diese Anordnung bei der Resonanzfrequenz als dynamischer Dämpfer wirkt. Somit kann ein hoher Schwingungsdämpfungseffekt in einem niedrigen Frequenzbereich erreicht werden, während die bei hohen Schwingungsfrequenzen übertragene Kraft minimiert wird. Obwohl es unmöglich ist, eine Streuung in der Dimensionierung des Zwischenraums zwischen dem Gummielement 148 und dem ersten Einbauteil 131′ bei der Herstellung der Lagereinrichtung 126 zu vermeiden, kann eine derartige Streuung durch eine Einjustierung der räumlichen Beziehung zwischen den zweiten und dritten Einbauteilen 152, 153 dadurch erreicht werden, daß die Schraube 154 angezogen wird, nachdem das dritte Einbauteil 153 relativ zu dem zweiten Einbauteil 152 in einem Zustand verschoben wurde, bei dem die Schraube 154 gelöst war.

Die Fig. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lagereinrichtung 126, die ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12A und 12B ausgebildet ist. Der Unterschied besteht darin, daß ein flexibles Rohr 170, welches aus Kunststoffmaterial gefertigt ist, vorgesehen ist, um die erste Flüssigkeitskammer 133 mit der zweiten Flüssigkeitskammer 136 zu verbinden. Das flexible Rohr 170 ist um eine feste Stange 171 gewunden, mittels der das erste und das zweite Rahmenteil 128, 129 fest verbunden sind. Durch die Anordnung des flexiblen Rohrs 170 ist eine lange Öffnung mit geringem Durchmesser ausgebildet, um eine größere Schwingungsdämpfungskraft hervorzurufen.

In Fig. 21 ist eine Einbauart für die Antriebseinheit dargestellt, bei der die in den Fig. 11, 12A, 12B, 16A, 16B, 18, 19A, 19B und 20 dargestellte Lagereinrichtung 126 verwendet ist. Eine Verbrennungskraftmaschine 155 ist über Träger 156 und Gummilager 157 an einer Karosserie 158 gelagert. Die Lagereinrichtung 126 ist zwischen der Verbrennungskraftmaschine 155 und der Karosserie 158 angeordnet und an einer Stelle vorgesehen, die möglichst weit von einem Rollzentrum R entfernt ist, um das die Verbrennungskraftmaschine rollt, d. h. von der Stelle, an der die Versetzung der Verbrennungskraftmaschine wegen des Rollens einen maximalen Wert erreicht. Im einzelnen ist ein Einbauteil der Lagereinrichtung 126 fest über einen Träger 160 mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden, während das andere Einbauteil fest mit der Karosserie 158 in Verbindung steht. Die Lagereinrichtung 126 ist so angeordnet, daß seine Längsachse in einem Winkel von ungefähr 90° eine Gerade schneidet, die das Zentrum C des Einbauteils der seitlichen Lagereinrichtung der Verbrennungskraftmaschine und das Rollzentrum R der Verbrennungskraftmaschine 155 in einer Ebene verbindet, die senkrecht zu einer nicht dargestellten Längsachse der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, die durch das Rollzentrum R führt. Die maximale Versetzung der Verbrennungskraftmaschine infolge des Rollvorgangs erfolgt in Richtung der Längsachse der Lagereinrichtung 126. Bei diesem Rollvorgang ist die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in der Lagereinrichtung 126 gleich der Resonanzfrequenz der Verbrennungskraftmaschine 155 in Richtung der Rollbewegung der Verbrennungskraftmaschine.

Die Betriebsweise des in Fig. 21 dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend anhand eines Falles beschrieben, bei dem die Resonanz in Richtung der Rollbewegung der Verbrennungskraftmaschine gedämpft wird. Die Lagereinrichtung 126 dient nicht der Lagerung der statischen Last der Verbrennungskraftmaschine 155, deshalb erfolgt deren Lagerung über Gummilager 157, so daß die Lagereinrichtung 126 davon unabhängig an einer geeigneten Stelle eingebaut werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 21 ist die Lagereinrichtung 126 an einer Stelle eingebaut, die möglichst weit von dem Rollzentrum R der Verbrennungskraftmaschine entfernt ist. Sie ist weiterhin in einer solchen Richtung eingebaut, daß sie die Rollschwingungen am effektivsten aufnehmen kann, so daß der größte Betrag der Versetzung der Verbrennungskraftmaschine infolge einer Rollschwingung auf die Lagereinrichtung 126 übertragen wird, so daß diese in höchst effektiver Weise die Schwingungsenergie der Verbrennungskraftmaschine 155 dämpft.

Fig. 22 zeigt eine weitere Einbaumöglichkeit der Lagereinrichtung 126 für die Antriebseinheit, die dem in Fig. 21 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnlich ist. Der Unterschied liegt darin, daß das Rohr 130 (bzw. die Stange 171) der Lagereinrichtung 126 leicht gebogen ausgebildet ist. Die Lagereinrichtung 126 ist so angeordnet, daß eine Linie, die das Zentrum C des seitlichen Einbauteils der Verbrennungskraftmaschine der Lagereinrichtung 126 und das Rollzentrum R verbindet, mit einem Winkel von ungefähr 90° eine Tangente T der Längsachse des Rohrs 130 (bzw. der Stange 171) der Lagereinrichtung 126 an der Stelle des Zentrums C des Einbauteils schneidet, und zwar in einer Ebene, die rechtwinklig zu der nicht dargestellten Längsachse der Verbrennungskraftmaschine durch das Rollzentrum R angeordnet ist. Somit kann bei dieser Anordnung derselbe Effekt erzielt werden, wie bei dem in Fig. 21 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch für den Einbau der Lagereinrichtung 126 mehr Wahlfreiheit zur Verfügung steht.

Bei den in den Fig. 11 bis 13, 16A, 16B und 18 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit in dem Kanal 130a, 130a′ des Rohres 130, 170 so gewählt, daß sie mit der Resonanzfrequenz eines Resonanzkörpers übereinstimmt, der die gesamte Lagereinrichtung 126 und die Verbrennungskraftmaschine 155 beim Verschließen der Öffnung umfaßt. Weiterhin sind die Resonanzfrequenzen der Flüssigkeit in dem Kanal 130a, 130a′ und des Resonanzkörpers so gewählt, daß sie gleich sein können mit der Erregungsfrequenz der Verbrennungskraftmaschine.

Claims

1. Hydraulisch gedämpfe Lagereinrichtung zur Abstützung eines schwingenden Körpers an einem Tragkörper, enthaltend ein schwingungsfähiges Dämpfungselement mit wenigstens einem elastischen Bauteil mit zwei ein Hydraulikfluid aufnehmenden Kammern veränderlichen Volumens, die durch einen Durchlaß miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Durchlasses (13) zwischen den Kammern (9, 10) und das spezifische Gewicht des Hydraulikfluids sowie die wirksame druckaufnehmende Fläche des elastischen Bauteils so aufeinander abgestimmt sind, daß die Resonanzfrequenz des Hydraulikfluids in dem Durchlaß (13) im wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz des aus dem abgestützten, schwingenden Körper (21) und der Lagereinrichtung (1, 126) bestehenden Schwingungssystems ist, die sich ergäbe, wenn der Durchlaß (13) geschlossen wäre.

2. Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz im wesentlichen mit einer Erschütterungsfrequenz der zu dämpefnden Schwingung übereinstimmt.

3. Lagereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Öffnung (13) in einem Bereich von 0,15 bis 0,5 cm² liegt, bezogen auf eine wirksame Druckaufnahmefläche von 15 bis 50 cm² des elastischen Bauteils (7).

4. Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
ein erstes elastisches Element (132), das eine erste volumenveränderbare Kammer (133) bildet und mechanisch mit dem schwingenden Körper (122) verbunden ist,
ein zweites elastisches Element (135), das eine zweite volumenveränderbare Kammer (136) bildet und mechanisch mit dem Tragkörper (121) verbunden ist,
und ein festes, längliches Element Rohr (130), das die beiden elastischen Elemente (132, 135) miteinander fest verbindet.

5. Lagereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Rahmenteil (128, 129), welche mittels des festen länglichen Elements Rohr (130) fest miteinander verbunden sind, wobei das erste und das zweite elastische Element (132, 135) jeweils fest dem ersten und dem zweiten Rahmenteil (128, 129) verbunden sind, sowie ein erstes und ein zweites Einbauteil (131, 134), welche jeweils an dem schwingenden Körper (122) und dem Tragkörper (121) angeordnet sind, wobei das erste Einbauteil (131) mit dem ersten elastischen Element (132) verbunden ist und über dieses in elastischer Verbindung mit dem ersten Rahmenteil (128) steht, und das zweite Einbauteil (134) mit dem zweiten elastischen Element (135) verbunden ist.

6. Lagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einbauteil (134) direkt mit dem zweiten Rahmenteil (129) verbunden ist.

7. Lagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Einbauteil (134) mit dem zweiten Rahmenteil (129) mittels des zweiten elastischen Elements (135) elastisch verbunden ist.

8. Lagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gewicht (142) umfaßt, welches mit dem zweiten Rahmenteil (129) verbunden ist.

9. Lagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Einbauteil (131) getrennt von dem ersten elastischen Element (148) mit dem ersten Rahmenteil (128′) elastisch verbunden ist, um einen Zwischenraum zu bilden, wobei das erste Einbauteil (131′) in Abhängigkeit von Schwingungen großer Amplituden im tiefen Frequenzbereich in Kontakt mit dem ersten elastischen Element (148) bringbar ist.

10. Lagereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdurchlaß (130a) in dem festen länglichen Element Rohr (130) ausgebildet ist.

11. Lagereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdurchlaß von einem Rohr (170) gebildet ist, welches unabhängig von dem festen länglichen Element angeordnet ist.

12. Lagereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug, bei dem der schwingende Körper eine Brennkraftmaschine (155) und der Tragkörper eine Kraftfahrzeugkarosserie (158) sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie so angeordnet ist, daß eine Längsachse des festen länglichen Elements eine Gerade schneidet, welche eine Achse des ersten Einbauteils (131) und ein Rollzentrum R der Brennkraftmaschine verbindet, wobei der Schnitt in einem Winkel von ungefähr 90° in einer Ebene erfolgt, welche rechtwinklig zu der Achse der Brennkraftmaschine ist und durch deren Rollzentrum R verläuft.

13. Lagereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das feste längliche Element gekrümmt ausgebildet und die Lagereinrichtung (126) so angeordnet ist, daß eine Tangente T der Längsachse des festen länglichen Elements eine Achse des ersten Einbauteils (131) eine Gerade schneidet, welche die Achse des ersten Einbauteils (131) und das Rollzentrum R der Brennkraftmaschine verbindet, wobei der Schnitt unter einem Winkel von ungefähr 90° in einer Ebene erfolgt, welche rechtwinklig zu der Achse der Brennkraftmaschine durch deren Rollzentrum R verläuft.