DE19632098A1

DE19632098A1 - Flüssigkeits-Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE19632098A1
Application number: DE19632098A
Authority: DE
Inventors: Jin Shy Gau; Jeffry D Cotton
Original assignee: BTR Antivibration Systems Inc
Current assignee: Metzeler Automotive Profile Systems Iowa Inc
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 1997-02-13
Also published as: JPH09119476A; KR970011492A; ES2138496A1; BR9603330A; GB2304170A; ES2138496B1; GB9616086D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeits-Stoßdämpfer, ins besondere für Fahrzeugaufhängungen und Kraftübertragungen der ein schwingungsdämpfendes Elastomergehäuse enthält, das zwei Arbeitskammern begrenzt und eine Dämpfungsflüssigkeit enthält. Die beiden Arbeitskammern stehen über einen Be schleunigungskanal miteinander in Verbindung, um Schwin gungen in Abhängigkeit von der Strömung der darin befind lichen Dämpfungsflüssigkeit und der Volumenfestigkeit der Kammern zu dämpfen.

Ein Flüssigkeits-Stoßdämpfer in einem Fahrzeug dient im allgemeinen dazu, Schwingungen bei bestimmten Frequenzen zu dämpfen und enthält typischerweise ein schwingungsdämpfen des Gehäuse aus Elastomermaterial mit einer oder zwei die Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitskammern. Die Ar beitskammern stehen miteinander über einen Beschleuni gungskanal in Verbindung. Je nach der vorgesehenen Anwen dung des Flüssigkeits-Stoßdämpfers kann dieser Schwingungen in diametraler Richtung oder Kompressionskräften in axialer Richtung in der Weise ausgesetzt sein, daß die Flüssigkeit in den Kammern in Abhängigkeit von der Verformung des Elastomergehäuses durch den Beschleunigungskanal zwischen den Kammern hin- und herströmt. Die Verformung des Elasto mergehäuses und die Verdrängung der Flüssigkeit innerhalb der Kammern dämpft oder isoliert die Geräusche und/oder Schwingungen, die während des Fahrzeugbetriebs entstehen.

Flüssigkeits-Stoßdämpfer können in zwei Haupttypen einge teilt werden: 1) Typen, bei denen nur eine von zwei Kammern den Druck aufnimmt und 2) Typen, bei denen beide Kammern den Druck aufnehmen.

Der Typ mit einer Arbeitskammer hat eine steife (die Druck kammer) und eine sehr weiche Kammer. Die weiche Kammer ent hält im allgemeinen eine weiche Membran, um die Volumen festigkeit der Kammer zu verringern. Die Kammervolumenfe stigkeit ist definiert als die Druckänderung je Volumen einheit des Kammervolumens. Der Stoßdämpfertyp mit einer Arbeitskammer wird im allgemeinen für Motoraufhängungen im einfach wirkenden Modus verwendet. Im Gegensatz dazu wird der Stoßdämpfer des Doppelkammertyps im allgemeinen für Motoraufhängungen im doppelt wirkenden Modus verwendet.

Der typische Doppelkammer-Flüssigkeits-Stoßdämpfer weist bei bestimmten Frequenzen, z. B. im Motorleerlauf, eine bemerkenswerte Dämpfungscharakteristik, d. h. die Druckver lusthärte (K′′) auf. Bei niedrigen Frequenzen schwingen das Elastomergehäuse und die Flüssigkeit im Beschleunigungs kanal in Phase, wodurch der Flüssigkeits-Stoßdämpfer wie ein herkömmlicher Gummi-Stoßdämpfer wirkt. Erreicht jedoch die Schwingungsfrequenz die Resonanzfrequenz der Dämpfungs flüssigkeit von ca. 50 Hz oder darüber, so schwingen das Elastomergehäuse und die Flüssigkeit in der Kammer aufgrund der Trägheit der Flüssigkeit um 90° phasenversetzt. Als Ergebnis der Phasenverschiebung von 90° nimmt die Speicherungshärte (K′) der Arbeitskammer erheblich zu, wodurch die Dämpfungscharakteristik (Druckverlusthärte (K′′)) des Stoß dämpfers abnimmt. Bei höheren Frequenzen von ca. 80 Hz und darüber schwingen das Elastomergehäuse und die Dämpfungs flüssigkeit im Beschleunigungskanal um 180° phasenversetzt, wodurch der Flüssigkeits-Stoßdämpfer oberhalb der Resonanz frequenz eine sehr hohe Speicherungshärte (K′) erhält.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps, der sich einzelner, pneumatisch gesteuerter flexibler Membranen be dient, um eine variable Dämpfungscharakteristik zu erzie len, um dadurch Schwingungen über den gesamten Bereich der Fahrzeugbetriebs- und Straßenbedingungen wirksamer zu dämp fen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereit stellung eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammer typs, bei dem die flüssigkeitsgefüllten Kammern des Stoß dämpfers selektiv aktiviert oder deaktiviert werden können, um bei höheren Frequenzen als der Resonanzfrequenz der Flüssigkeit die Volumenfestigkeit sicherzustellen und, falls gewünscht, die Dämpfungscharakteristik eines herkömm lichen Gummi-Stoßdämpfers zu erzielen. Ein weiterer Gegen stand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Flüssig keits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps mit zwei Flüssig keitskammern, deren Volumenfestigkeit geregelt werden kann. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstel lung eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps, der sich einfach und kostengünstig herstellen läßt.

Erfindungsgemäß wird ein Flüssigkeits-Stoßdämpfer des Dop pelkammertyps bereitgestellt, der zwischen einem schwingen den Körper und einer Basis angeordnet wird, um die Schwin gungen des schwingenden Körpers zu dämpfen. Der Flüssig keits-Stoßdämpfer des Doppelkammertyps enthält eine Kolben stange, ein Elastomergehäuse, ein Außenrohr und einen Beschleunigungskanal. Die Kolbenstange ist zylindrisch und funktional mit der Basis verbunden. Das Elastomergehäuse umschließt die Kolbenstange und enthält zwei Arbeitskam mern, die eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit enthalten. Das Außenrohr ist funktional mit dem schwingen den Körper und dem Elastomergehäuse verbunden. Der Be schleunigungskanal sorgt für eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Arbeitskammern. Außerdem enthält der Flüssig keits-Stoßdämpfer eine Einrichtung zum Verringern der Volumenfestigkeit mindestens einer der Arbeitskammern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an hand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines er findungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 2 den Querschnitt II-II des Flüssigkeits-Stoßdämp fers in Fig. 1;

Fig. 3 den Querschnitt III-III des Flüssigkeits-Stoß dämpfers in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 5 den Querschnitt V-V des Flüssigkeits-Stoßdämpfers in Fig. 4;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Elastomergehäuses eines erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsansicht eines er findungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsansicht eines Ent kopplers eines erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 9 den Querschnitt IX-IX des Flüssigkeits-Stoßdämp fers in Fig. 7;

Fig. 10 den Querschnitt X-X des Flüssigkeits-Stoßdämpfers in Fig. 9;

Fig. 11 einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 12 den Querschnitt XII-XII des Flüssigkeits-Stoß dämpfers in Fig. 11;

Fig. 13 eine Schnittansicht eines Elastomergehäuses eines erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Stoßdämpfers;

Fig. 14 einen perspektivischen Teilschnitt eines erfin dungsgemäßen Stoßdämpfers;

Fig. 15-17 Schnittansichten verschiedener Ausführungsbei spiele eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers;

Fig. 18 eine perspektivische Explosionsansicht eines wei teren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stoß dämpfers;

Fig. 19 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Stoß dämpfers;

Fig. 20 den Querschnitt XX-XX des Flüssigkeits-Stoßdämp fers in Fig. 19;

Fig. 21 und 22 Teilschnitte eines Zwischenelementes eines Elastomergehäuses eines erfindungsgemäßen Flüssigkeits- Stoßdämpfers;

Fig. 23 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Stoß dämpfers; und

Fig. 24 den Querschnitt XXIV-XXIV des Flüssigkeits-Stoß dämpfers in Fig. 23.

In den Zeichnungen ist ein Flüssigkeits-Stoßdämpfer des Doppelkammertyps 10 dargestellt, der zwischen einem schwin genden Körper (z. B. einem Motor) und einer Basis (z. B. einem Fahrgestell) angeordnet ist, um die Schwingungen des schwingenden Körpers zu dämpfen. Der Flüssigkeits-Stoßdämp fer 10 enthält im allgemeinen eine Kolbenstange 12, ein die Kolbenstange umschließendes Elastomergehäuse 14 und ein Außenrohr 16. Das Außenrohr 16 sorgt für die notwendige Steifigkeit und bildet einen Befestigungspunkt für den Flüssigkeits-Stoßdämpfer 10 an dem schwingenden Körper (nicht dargestellt), während die Kolbenstange 12 als Befe stigungspunkt an der Basis (nicht dargestellt) dient.

Das Außenrohr 16 und die Kolbenstange 12 können aus einem geeigneten Metall wie Stahl oder dgl. gebildet sein. Das Elastomergehäuse 14 kann aus einem homogenen Elastomermaterial (Fig. 1-5, 7, 9-12), wie Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk, Kunststoff und dgl. oder aus zwei verschiedenen Elastomermaterialien (Fig. 6 und 13) gebildet sein, um ein Elastomergehäuse mit zwei verschiedenen Härten bereitzustellen. Die Shore A-Härte der das Elastomergehäuse 14 bildenden Elastomermaterialien kann zwischen ca. 55 und 70 liegen und beträgt vorzugsweise ca. 65. Das Elastomer gehäuse 14 mit zwei Härten gestattet eine selektive Ände rung der Resonanzfrequenz der Stoßdämpfer-Flüssigkeit sowie der Volumenfestigkeit und des Dämpfungsvermögens des Stoß dämpfers.

In dem Elastomergehäuse 14 sind zwei Arbeitskammern 18 und 20 angeordnet, die eine im wesentlichen inkompressible Dämpfungsflüssigkeit 22 eines bekannten Typs enthalten. Die Dämpfungsflüssigkeit 22 fließt in einem Beschleunigungs kanal 24 zwischen den beiden Arbeitskammern 18 und 20 hin und her. Im Gegensatz zu den bekannten Flüssigkeits-Stoß dämpfern des Doppelkammertyps enthält der erfindungsgemäße Flüssigkeits-Stoßdämpfer 10 eine Einrichtung zum Verringern der Volumenfestigkeit mindestens einer der Arbeitskammern in der Weise, daß der Flüssigkeits-Stoßdämpfer bei einer Resonanzfrequenz der Flüssigkeit unter etwa 20 Hz als Flüs sigkeits-Stoßdämpfer des Einkammertyps oder bei einer Reso nanzfrequenz der Flüssigkeit über etwa 20 Hz als Flüssig keits-Stoßdämpfer des Doppelkammertyps oder aber, je nach Konfiguration, als herkömmlicher Gummi-Stoßdämpfer arbei tet.

Fig. 1 bis 13 zeigen einen Flüssigkeits-Stoßdämpfer des Doppelkammertyps 10, der in einer Fahrzeugaufhängung ver wendet werden kann. Die Kolbenstange 12 kann mit dem Achs schenkel eines Rades verbunden sein, während das Außenrohr 16 auf bekannte Weise mit dem Fahrgestell eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) verbunden sein kann. Durch diese Ver bindung stützt das Elastomergehäuse 14 das Fahrgestell, um Schwingungen aufgrund dynamischer Kräfte vom Achsschenkel zum Fahrgestell zu dämpfen. Die Kolbenstange 12 ist ein zy lindrischer Hohlkörper und verläuft konzentrisch zur Mit telachse des Außengehäuses 16. Das Außengehäuse 16 ist eine hohlzylindrische Buchse und umschließt das Elastomergehäuse 14. Die Kolbenstange 12 kann durch jede geeignete Methode, wie Vulkanisieren und dgl. fest mit dem Elastomergehäuse 14 verbunden werden, so daß dieses zwischen der Kolbenstange 12 und dem Außengehäuse 16 angeordnet ist. Das Elastomer gehäuse 14 enthält radial angeordnete Hohlräume 28 und 30 sowie Arbeitskammern 18 und 20, die sich im allgemeinen parallel zur Längsachse der Kolbenstange 12 erstrecken. Die Hohlräume 28 und 30 sind in einander gegenüberliegenden Ab schnitten der oberen Hälfte des Elastomergehäuses 14 ange ordnet und erstrecken sich durch dessen Seiten. Die Ar beitskammern 18 und 20 sind in der oberen und der unteren Hälfte des Elastomergehäuses 14 angeordnet und erstrecken sich durch dessen oberen bzw. unteren Umfangsrand.

Erfindungsgemäß enthält der Flüssigkeits-Stoßdämpfer 10 eine Einrichtung zum Verringern der Volumenfestigkeit min destens einer der Arbeitskammern 18 und 20. Wie aus Fig. 1 bis 3 sowie 4 und 5 ersichtlich ist, ist eine flexible Membran 32 mittels bekannter Techniken an der Innenwand des Außengehäuses 16 befestigt, um eine oder mehrere der Ar beitskammern 18 und 20 zu teilen. Die flexible Membran 32 teilt die Arbeitskammer 18 und/oder 20 und begrenzt so einen ersten Raum 34 zwischen der Membran, dem Elastomergehäuse und dem Außengehäuse 16 und einen zweiten Raum 35 zwischen der Membran und dem Elastomergehäuse. Der erste Raum 34 enthält eine Öffnung 36, über die der erste Raum mit einem Vakuum beaufschlagt und/oder mit einer Flüssigkeit oder einem Gas unter Druck befüllt wird, wodurch eine die fle xible Membran 32 betätigende Druckänderung entsteht. Zwi schen den Arbeitskammern 18 und 20 sind innerhalb des Um fangsrandes des Elastomergehäuses 14 Kanäle 38 ausgeformt. Die Kanäle 38 bilden mit der Innenfläche des Außengehäuses 16 Beschleunigungskanäle 24, die eine Flüssigkeit enthal ten, so daß zwischen der Arbeitskammer 20 und dem zweiten Raum 35 eine Flüssigkeitsverbindung besteht. Durch eine se lektive Änderung des auf die Außenseite der flexiblen Mem bran 32 wirkenden Drucks können die Volumenfestigkeit der Arbeitskammern 18 und 20 und das Dämpfungsvermögen des Flüssigkeits-Stoßdämpfers 10 bei verschiedenen Frequenzen geändert werden.

In Fig. 1 bis 3 ist ein Stoßdämpfer mit einer einzigen flexiblen Membran 32 dargestellt, die eine der Arbeitskam mern 18 oder 20 in einen ersten Raum 34 und einen zweiten Raum 35 teilt. Das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämp fers des Einkammertyps läßt sich erzielen, indem keine Druckänderung in dem ersten Raum 34 der Arbeitskammer 18 oder 20 zur Änderung der Kammer-Volumenfestigkeit vorge nommen wird, und das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoß dämpfers des Doppelkammertyps läßt sich erzielen, indem eine Druckänderung in dem ersten Raum 34 der Arbeitskammer 18 oder 20 zur Änderung der Kammer-Volumenfestigkeit vorge nommen wird. Die Erhöhung der Kammer-Volumenfestigkeit be wirkt eine Erhöhung der Druckverlusthärte K′′ und der Spei cherungshärte K′ bei einer höheren Frequenz des Flüssig keits-Stoßdämpfers.

In Fig. 4 und 5 ist ein Stoßdämpfer mit einer flexiblen Membran 32 dargestellt, die jede der Arbeitskammern 18 und 20 in einen ersten Raum 34 und einen zweiten Raum 35 teilt. Das Verhalten eines herkömmlichen Gummi-Stoßdämpfers kann dadurch erzielt werden, daß auf die flexible Membran 32 keine Druckänderung ausgeübt wird. Das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Einkammertyps läßt sich er zielen, indem eine Druckänderung in dem ersten Raum 34 nur einer der Arbeitskammern 18 oder 20 zur Änderung der Kammer-Volumenfestigkeit vorgenommen wird, und das Verhal ten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps läßt sich erzielen, indem eine Druckänderung in beiden ersten Räumen 34 beider Arbeitskammern 18 und 20 vorge nommen wird, wodurch sich die Kammer-Volumenfestigkeit beider Arbeitskammern ändert. Die Erhöhung der Kammer- Volumenfestigkeit bewirkt eine Erhöhung der Druckverlust härte K′′ und der Speicherungshärte K′ bei einer höheren Frequenz des Flüssigkeits-Stoßdämpfers.

Durch eine höhere Kammer-Volumenfestigkeit nimmt der Strö mungswiderstand der Dämpfungsflüssigkeit 22 zwischen den Arbeitskammern zu, wodurch die Resonanzfrequenz der Dämp fungsflüssigkeit 22 im Beschleunigungskanal 24 sowie der Umsetzungswirkungsgrad zunehmen, mit dem Schwingungsenergie in Flüssigkeitsbewegung gewandelt wird, so daß die Speiche rungshärte (K′) des Flüssigkeits-Stoßdämpfers 10 zunimmt, d. h. die Volumenfestigkeit und die Druckverlusthärte (K′′) nehmen ebenfalls zu.

Bei niederfrequenten Schwingungen kann ein Krümmen der fle xiblen Membran 32 dadurch vermieden werden, daß im ersten Raum 34 der Arbeitskammer 18 und/oder 20 ein Vakuum erzeugt wird. Aufgrund dessen erfährt die Dämpfungsflüssigkeit 22 einen höheren Strömungswiderstand zwischen den Arbeitskam mern 18 und 20, wodurch die Resonanzfrequenz der Dämpfungs flüssigkeit im Beschleunigungskanal 24 und der Umsetzungs wirkungsgrad zunehmen, mit dem Schwingungsenergie in Flüs sigkeitsbewegung gewandelt wird, so daß die Speicherungs härte (K′) des Flüssigkeits-Stoßdämpfers 10 zunimmt. Die Speicherungshärte (K′) und die Druckverlusthärte (K′′) des Stoßdämpfers können verringert werden, wenn die Druckver hältnisse im ersten Raum 34 umgekehrt werden und ein Durch biegen der flexible(n) Membran(en) 32 möglich wird, wodurch Schwingungsenergie in Flüssigkeitsbewegung in den Arbeits kammern 18 und 20 gewandelt wird. Mit anderen Worten: mit dem Durchbiegen der flexiblen Membran 32 wird die Menge der Flüssigkeit, deren Hin- und Herströmen im Beschleunigungs kanal 24 induziert wird, geringer, so daß die Dämpfungswir kung des Flüssigkeits-Stoßdämpfers 10 durch die hohe dyna mische Federkonstante des Elastomergehäuses 14 bestimmt wird.

Fig. 7 bis 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Einrichtung zum Verringern der Volumenfe stigkeit mindestens einer der Arbeitskammern 18 und 20 ent hält einen (Fig. 7, 9 und 10) oder mehrere (Fig. 11 und 12) Entkoppler 40. Der Entkoppler 40 fungiert als Ventil zum Absperren der Strömung innerhalb des zweiten Raumes 35. Der Entkoppler 40 ist im zweiten Raum 40 entweder einer oder beider Arbeitskammern 18 und 20 angeordnet und enthält eine obere Trennplatte 42 und eine untere Trennplatte 44 mit einer Öffnung. Die obere und untere Trennplatte 42 und 44 können bekanntlich aus einem geeigneten Material, z. B. Kunststoff oder Metall, geformt sein. Die obere und untere Trennplatte 42 und 44 sind mittels bekannter Techniken starr an der Innenwand des Außengehäuses 16 befestigt. Eine Zwischenplatte 46 mit zugehörigen Rippen 48 ist zwischen der oberen und unteren Trennplatte 42 und 44 frei schwim mend angeordnet, um den Strömungsdruck der Dämpfungsflüs sigkeit 22 auf die flexible Membran 32 in den Arbeitskam mern 18 und 20 zu regeln. Die Zwischenplatte 46 kann aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, z. B. Nylon oder dgl. geformt sein.

Fig. 7, 9 und 10 zeigen einen einzelnen Entkoppler 40 im zweiten von der flexiblen Membran 32 begrenzten Raum 35. Das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Ein kammertyps kann erzielt werden, indem die Flüssigkeits strömung in dem Raum nicht abgesperrt wird, und das Ver halten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps kann erzielt werden, indem die Flüssigkeitsströmung in dem Raum abgesperrt wird. Fig. 11 und 12 zeigen einen Entkopp ler 40, der in den beiden zweiten von der flexiblen Membran 32 begrenzten Räumen 35 angeordnet ist. Das Verhalten eines herkömmlichen Gummi-Stoßdämpfers kann erzielt werden, indem die Flüssigkeitsströmung in keinem Raum abgesperrt wird, das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Einkam mertyps kann erzielt werden, indem die Flüssigkeitsströmung in nur einem Raum abgesperrt wird, und das Verhalten des Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps kann erzielt werden, indem die Flüssigkeitsströmung in beiden Räumen ab gesperrt wird.

Wenn ein Fahrzeug-Aufhängungssystem Schwingungen mit großen Amplituden erzeugt, gleicht die Zwischenplatte 46 die Ver formung des Elastomergehäuses 14 und die Volumenschwankun gen der ersten und zweiten Arbeitskammer 18 und 20 dadurch aus, daß sie sich gegen die Öffnung in der oberen Trenn platte 42 legt, so daß im wesentlichen keine Flüssigkeit über die obere Trennplatte 42 zur Membran 32 strömt, wo durch eine Druckänderung verhindert und die Flexibilität der Membranen aufgehoben wird. Im einzelnen bedeutet dies, daß dann, wenn das Elastomergehäuse 14 durch eine hohe dy namische Kraft ausreichend verformt wird, die Volumenände rung der Arbeitskammer einen starken Druckstoß der Dämp fungsflüssigkeit in der Arbeitskammer 18 und/oder 20 ver ursacht, wodurch die Zwischenplatte 46 gegen die obere Trennplatte 42 gepreßt wird und die Arbeitskammer im we sentlichen gegenüber der flexiblen Membran 32 abschließt, so daß die Volumenfestigkeit (Speicherungshärte K′) der Ar beitskammer und die Dämpfungscharakteristik des Flüssig keits-Stoßdämpfers 10 zunehmen. Unter diesen Bedingungen findet ein Hin- und Herströmen der Flüssigkeit nur zwischen den Arbeitskammern 18 und 20 ohne dämpfenden Einfluß der flexiblen Membran 32 statt. Wenn das Elastomergehäuse 14 Schwingungen mit niedriger Amplitude ausgesetzt ist, ist der resultierende niedrige Flüssigkeitsdruck nicht hoch genug, um ein Absperren der Flüssigkeitsströmung durch den Entkoppler 40 innerhalb der Räume der Arbeitskammern durch Pressen der Zwischenplatte gegen die Öffnung in der oberen Trennplatte 42 zu bewirken. Die Membranen können sich des halb durchbiegen, wodurch die Kammer-Volumenfestigkeit ver ringert wird und der Stoßdämpfer sich wie ein herkömmlicher Gummistoßdämpfer verhält.

Fig. 14 bis 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers 10 mit einem Außengehäuse 16 in Form eines zylindrischen Kragens 50 mit einem radial nach außen ragenden Flansch 52, der durch die Seiten des Elastomergehäuses 14 verläuft und zum Verbinden mit einer Schwingungsquelle ausgeführt ist. An jedem Ende des Elasto mergehäuses ist ein oberes Kappenelement 54 und ein unteres Kappenelement 56 mit einer zentralen Bohrung, durch die die Kolbenstange 12 verläuft, befestigt. Das Elastomergehäuse 14 ist mit einem ausgewählten Abschnitt des inneren Um fangsrandes der Kappenelemente 54 und 56 durch Vulkanisie ren verbunden.

Das Elastomergehäuse 14, die Kolbenstange 12, die Kappen elemente 54 und 56 und das Außengehäuse 16 begrenzen die Arbeitskammern 18 und 20. Diese haben eine zylindrische Form und stehen über einen zylindrischen Beschleunigungs kanal 24 miteinander in Flüssigkeitsverbindung. Die fle xible Membran 32 ist in einem Abschnitt des oberen und unteren Kappenelements 54 und 56 angeordnet und teilt die Arbeitskammern 18 und 20 in einen ersten Raum 34 und einen zweiten Raum 35.

Der Flüssigkeits-Stoßdämpfer gemäß Fig. 16 und 17 enthält des weiteren einen Entkoppler 40, der auf die zuvor be schriebene Weise arbeitet. Der Entkoppler 40 kann ein stückig mit dem Außengehäuse 16 (Fig. 17) oder mit dem oberen und unteren Kappenelement 54 und 56 ausgeformt sein. Jeder Entkoppler 40 enthält eine Zwischenplatte 46 mit zu gehörigen Rippen 48, die zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung zur Regelung der Strömung der Dämpfungsflüssigkeit 22 gegen die flexible Membran 32 frei schwimmend angeordnet ist, wodurch die Volumenfestigkeit der Arbeitskammern 18 und 20 verändert werden kann. Bei hohen dynamischen Kräften wird die Zwischenplatte 46 durch die Druckänderung in den Arbeitskammern 18 und 20 gegen eine Dichtfläche gepreßt, wodurch die Strömung der Dämp fungsflüssigkeit 22 zur flexiblen Membran 32 abgesperrt und die Volumenfestigkeit der Arbeitskammern 18 und 20 erhöht wird. Analog pressen bei niedrigen dynamischen Kräften die geringen Druckänderungen in den Arbeitskammern 18 und 20 die Zwischenplatte 46 nicht gegen die Dichtfläche, so daß die Dämpfungsflüssigkeit 22 zur flexiblen Membran 32 strömt, wodurch sich diese durchbiegen und die Volumenfe stigkeit der Arbeitskammern verringern kann.

Fig. 18 bis 26 zeigen einen Flüssigkeits-Stoßdämpfer 10 mit einem kreiszylindrischen Außengehäuse 16, das konzentrisch mit der Kolbenstange 12 angeordnet ist. Das Elastomergehäu se 14 enthält ein oberes Kappenelement 54, ein unteres Kap penelement 56 und ein Zwischenringelement 60. Das obere und untere Kappenelement 54 und 56 sind mit Preßsitz zwischen der Kolbenstange 12 und dem Außengehäuse 16 an dessen ge genüberliegenden Ende eingebaut, so daß sie eine flüssig keitsdichte Dichtung zwischen der Kolbenstange und dem Außengehäuse bilden. Analog ist das Zwischenringelement 60 zwischen dem oberen und unteren Kappenelement 54 und 56 mit Übermaß relativ zum Umfang der Kolbenstange 12 und/oder dem Innenumfang des Außengehäuses 16 eingebaut, um die Arbeits kammern 18 und 20 zu begrenzen. Eine flexible Membran 32 verläuft quer durch die Arbeitskammern 18 und 20, so daß diese in getrennte erste und zweite Räume 34 und 35 wie oben beschrieben geteilt werden. Die Membranen 32 werden durch Halteringe 62 in ihrer Lage gesichert, die mit den angrenzenden Oberflächen der Kolbenstange 12 und des Außen gehäuses 16 in Reibkontakt stehen.

Der Beschleunigungskanal kann unterschiedliche Konfigura tionen aufweisen. So kann beispielsweise wie in Fig. 21 dargestellt das Zwischenringelement 60 einen Innendurch messer haben, der größer ist als der Außendurchmesser der Kolbenstange 12 und nur auf den Innenumfang des Außenge häuses 16 aufvulkanisiert sein, so daß der Beschleunigungs kanal zwischen dem Zwischenringelement und der Kolbenstange gebildet wird. Analog kann das Zwischenringelement 60 wie in Fig. 23 dargestellt einen Außendurchmesser haben, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außengehäuses 16 und nur auf den Außenumfang der Kolbenstange 12 aufvulkani siert sein, so daß der Beschleunigungskanal zwischen dem Außengehäuse und dem Zwischenringelement 60 gebildet wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Beschleunigungs kanal in dem Zwischenringelement ausgeformt sein, wie in Fig. 19, 20 und 22 dargestellt.

Das Verhalten eines herkömmlichen Gummi-Stoßdämpfers kann erzielt werden, indem die flexible Membran 32 ohne Einwirken einer Druckänderung auf die Membran 32 frei beweglich ist. Das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Einkammertyps läßt sich erzielen, indem eine Druckänderung in dem ersten Raum 34 nur einer Arbeitskammer 18 oder 20 wirksam wird, um ein Durchbiegen der flexiblen Membran 32 zu verhindern. Das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämp fers des Doppelkammertyps läßt sich erzielen, indem eine Druckänderung in beiden ersten Räumen 34 beider Arbeits kammern 18 und 20 wirksam wird, um ein Durchbiegen beider flexiblen Membranen 32 zu verhindern.

Der Flüssigkeitsstoßdämpfer gemäß Fig. 19 enthält des wei teren einen Entkoppler 40, der in der zuvor beschriebenen Weise arbeitet. Der Entkoppler 40 enthält eine Zwischen platte 46 mit zugehörigen Rippen 48, die zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung zur Regelung der Flüssigkeitsverbindung zur flexiblen Membran 32 frei schwimmend angeordnet ist, wodurch die Volumenfestigkeit der Arbeitskammern 18 und 20 verändert werden kann.

Das Verhalten eines herkömmlichen Gummi-Stoßdämpfers kann erzielt werden, indem die flexible Membran 32 nicht am Durchbiegen gehindert wird; das Verhalten eines Flüssig keits-Stoßdämpfers des Einkammertyps kann erzielt werden, indem eine der flexiblen Membranen am Durchbiegen gehindert wird und das Verhalten eines Flüssigkeits-Stoßdämpfers des Doppelkammertyps kann erzielt werden, indem beide flexiblen Membranen am Durchbiegen gehindert werden.

Bei hohen dynamischen Kräften in Zusammenhang mit Schwin gungen großer Amplituden wird die Zwischenplatte 46 auf grund der Druckänderungen in den Arbeitskammern 18 und 20 gegen den Haltering 62 gepreßt, wodurch die Strömung der Dämpfungsflüssigkeit 22 zur Membran 32 abgesperrt wird und die Volumenfestigkeit der Arbeitskammern 18 und 20 zunimmt. Analog pressen bei niedrigen dynamischen Kräften die gerin gen Druckänderungen in den Arbeitskammern 18 und 20 die Zwischenplatte 46 nicht gegen die Dichtfläche, so daß die Dämpfungsflüssigkeit 22 zur Membran 32 strömt und diese sich durchbiegen und die Volumenfestigkeit der Arbeitskam mern verringern kann.

Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die verschiede nen Elemente der Erfindung hinsichtlich Größe, Material, Gestalt, Form, Funktion und Betriebsweise, Montage und An wendung variieren können. So können beispielsweise Form und Größe der Arbeitskammern 18 und 20, der Hohlräume 28 und 30 und der ersten und zweiten Räume 34 und 35 wie gewünscht verändert werden, um die Flüssigkeits-Resonanz des Stoß dämpfers abzustimmen oder einzuregeln. Außerdem kann der erste Raum 34 der Arbeitskammern 18 und 20 in Verbindung mit einem Vakuum, Druckgas oder -flüssigkeit oder mit der Umgebungsluft stehen, um das Ausmaß der Durchbiegung der Membran 32 wie gewünscht selektiv zu steuern. Durch die selektive Steuerung des auf die Membran wirkenden Drucks ist es möglich, beispielsweise im Leerlauf des Motors, wo eine hohe Dämpfung erforderlich ist, das Vakuum auf der nicht mit Flüssigkeit beaufschlagten Seite der Membranen zu ziehen, um die Membranen am Durchbiegen zu hindern, wodurch die Dämpfungsflüssigkeit so zwischen den beiden flüssig keitsgefüllten Kammern hin- und herströmen kann, daß der Strömungswiderstand und die Trägheit der Dämpfungsflüs sigkeit eine Zunahme der Volumenfestigkeit der Flüssig keitskammern für die Dämpfungswirkung verursachen. Außerdem bewirkt eine Umkehr der Druckbeaufschlagungsrichtung, daß die flexiblen Membranen die Kammer-Volumenfestigkeit durch Durchbiegen während hochfrequenter Schwingungsamplituden, wie sie im normalen Fahrbetrieb üblich sind, verringern, so daß sich der Stoßdämpfer wie ein Gummi-Stoßdämpfer verhält. Ein Wechsel von Erhöhen zu Verringern der Kammer-Festigkeit kann mittels Magnetventilen oder einem automatisierten System als Funktion ausgewählter vorgegebener Parameter in bekannter Weise beliebig oder automatisch vorgenommen wer den.

Claims

1. Flüssigkeits-Stoßdämpfer (10) des Doppelkammertyps zur Kopplung zwischen einem schwingenden Körper und einer Basis, um Schwingungen des schwingenden Körpers zu dämpfen, der folgendes umfaßt:
eine zylindrische Kolbenstange (12), die funktional mit der Basis verbunden ist;
ein die Kolbenstange (12) umgebendes Elastomergehäuse (14), wobei das Elastomergehäuse (14) zwei darin angeordnete Ar beitskammern (18, 20) enthält, die eine im wesentlichen inkompressible Dämpfungsflüssigkeit (22) enthalten;
ein Außengehäuse (16), das funktional mit dem schwingenden Körper und dem Elastomergehäuse (14) verbunden ist;
einen Beschleunigungskanal (24), der eine Flüssigkeitsver bindung zwischen den Arbeitskammern (18, 20) herstellt; und
eine Einrichtung zum Verringern der Volumenfestigkeit min destens einer der Arbeitskammern (18, 20), so daß der Flüs sigkeits-Stoßdämpfer (10) bei der Resonanzfrequenz der Flüssigkeit als Flüssigkeits-Stoßdämpfer und bei höheren Frequenzen als herkömmlicher Gummi-Stoßdämpfer arbeitet.

2. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, bei dem das Elastomergehäuse (14) aus einem homogenen Elastomermaterial geformt ist.

3. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, bei dem das Elastomergehäuse (14) aus zwei Elastomermaterialen geformt ist, um ein Elastomergehäuse mit zwei Härtewerten bereitzu stellen.

4. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 2, bei dem die Härte des Elastomergehäuses (14) zwischen etwa 55 und 70 Shore A liegen kann.

5. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, bei dem die Kolbenstange (12) ein hohlzylindrisches Element ist und durch die Mittelachse des Außengehäuses (16) verläuft.

6. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 5, bei dem das Außengehäuse (16) eine hohlzylindrische Buchse ist und das Elastomergehäuse (14) umschließt.

7. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 6, bei dem das Elastomergehäuse (14) radial angeordnete Hohlräume (28, 30) und Arbeitskammern (18, 20) enthält, die sich im allgemei nen parallel zur Längsachse der Kolbenstange (12) erstre cken.

8. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, bei dem die Arbeitskammern (18, 20) in der oberen Hälfte und der unte ren Hälfte des Elastomergehäuses (14) ausgeformt sind und durch die Oberkante bzw. Unterkante des Elastomergehäuses (14) hindurchragen.

9. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 8, bei dem die Einrichtung zum Verringern der Volumenfestigkeit mindestens einer der Arbeitskammern (18, 20) eine flexible Membran (32) enthält, die an der Innenwand des Außengehäuses (16) befestigt ist, um eine oder mehrere der Arbeitskammern (18, 20) zu teilen, so daß ein erster Raum (34) zwischen der Membran (32), dem Elastomergehäuse (14) und dem Außengehäu se (16) und ein zweiter Raum (35) zwischen der Membran (32) und dem Elastomergehäuse (14) begrenzt werden.

10. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 9, bei dem der erste Raum (34) eine Öffnung (36) enthält, über die der erste Raum (34) mit einem Vakuum beaufschlagt oder mit einer Flüssigkeit oder einem Gas unter Druck befüllt wird, wodurch die flexible Membran (32) betätigt wird.

11. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 10, bei dem die Beschleunigungskanäle (24) zwischen den Kammern (18, 20) in einem äußeren Umfangsrand des Elastomergehäuses (14) ausge formt sind.

12. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 10, bei dem die Einrichtung zum Verringern der Volumenbeständigkeit minde stens einer der Arbeitskammern (18, 20) mindestens einen im zweiten Raum (35) angeordneten Entkoppler (40) enthält.

13. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 12, bei dem der Entkoppler (40) eine Zwischenplatte (46), eine obere Trennplatte (42) und eine untere Trennplatte (44) mit jeweils einer Öffnung enthält, wobei die obere Trennplatte (42) und die untere Trennplatte (44) starr an der Innenumfangswand des Außengehäuses (16) befestigt sind, die Zwischenplatte (46) zwischen der oberen Trennplatte (42) und der unteren Trennplatte (44) angeordnet ist, um den Strömungsdruck der Dämpfungsflüssigkeit (22) auf die flexible Membran (32) in der Weise zu regeln, daß die Zwischenplatte (46) bei Schwingungen mit großen Amplituden die Verformung des Ela stomergehäuses (14) und die Volumenschwankungen der Ar beitskammern (18, 20) dadurch ausgleicht, daß sie sich gegen die Öffnung in der oberen Trennplatte (42) legt, so daß im wesentlichen keine Flüssigkeit über die obere Trenn platte (42) zur Membran (32) strömt, und bei Schwingungen mit niedriger Amplitude die Volumenänderung der Arbeits kammern (18, 20) nicht hoch genug ist, um die Zwischen platte (46) gegen die Öffnung in der oberen Trennplatte (42) zu pressen.

14. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, bei dem das Außengehäuse (16) ein zylindrischer Kragen (50) mit einem radial nach außen gerichteten Flansch (52) ist, der durch die Seiten des Elastomergehäuses (14) ragt.

15. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 14, bei dem an jedem Ende des Elastomergehäuses (14) ein oberes Kappenele ment (54) und ein unteres Kappenelement (56) befestigt sind, die eine zentrale Bohrung aufweisen, durch die sich die Kolbenstange (12) erstreckt.

16. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 15, bei dem die flexible Membran (32) in einem Abschnitt des oberen und unteren Kappenelements (54, 56) angeordnet ist und die Kam mern (18, 20) in einen ersten Raum (34) und einen zweiten Raum (35) teilt.

17. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 16, bei dem die Einrichtung zum Verringern der Volumenbeständigkeit minde stens einer der Arbeitskammern (18, 20) mindestens einen im zweiten Raum (35) angeordneten Entkoppler (40) enthält, wo bei der Entkoppler (40) eine Zwischenplatte (46) enthält, die frei zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung schwimmt, um die Flüssigkeitsverbindung zur flexiblen Membran (32) zu steuern, wodurch die Volumen festigkeit der Arbeitskammern (18, 20) verändert werden kann.

18. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 17, bei dem das Außengehäuse (16) ein konzentrisch zur Kolbenstange (12) angeordneter Kreiszylinder ist.

19. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 18, bei dem das Elastomergehäuse (14) ein oberes Kappenelement (54), ein unteres Kappenelement (56) und ein Zwischenelement enthält, wobei die oberen und unteren Kappenelemente (54, 56) zwi schen der Kolbenstange (12) und dem Außengehäuse (16) an gegenüberliegenden Enden desselben so angeordnet sind, daß sie eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen der Kolben stange (12) und dem Außengehäuse (16) bilden, und das Zwi schenelement zwischen den oberen und unteren Kappenelemen ten (54, 56) so angeordnet ist, daß es die Arbeitskammern (18, 20) begrenzt.

20. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 19, bei dem die Einrichtung zum Verringern der Volumenfestigkeit mindestens einer der Arbeitskammern (18, 20) eine flexible Membran (32) enthält, die quer durch die Arbeitskammern (18, 20) befestigt ist, so daß sie diese in einen ersten Raum (34) und einen zweiten Raum (35) teilt, wobei die Membranen (32) durch Halteringe (62) in ihrer Lage gesichert sind, die mit der Kolbenstange (12) und dem Außengehäuse (16) in Reibkon takt stehen.

21. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 20, bei dem der Beschleunigungskanal (24) zwischen dem Zwischenelement und der Kolbenstange (12) ausgeformt ist.

22. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 20, bei dem der Beschleunigungskanal (24) zwischen dem Außengehäuse (16) und dem Zwischenelement ausgeformt ist.

23. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 20, bei dem der Beschleunigungskanal (24) in dem Zwischenelement ausgeformt ist.

24. Flüssigkeits-Stoßdämpfer nach Anspruch 20, der des weiteren einen Entkoppler (40) mit einer ringförmigen zwi schen einer geschlossenen und einer offenen Stellung frei schwimmenden Zwischenplatte (48) zum Steuern der Flüssig keitsverbindung zur flexiblen Membran (32) enthält, um die Volumenfestigkeit der Arbeitskammern (18, 20) zu verändern.