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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungsisolationsvorrichtung
für die Verwendung in einem Maschinenlager oder dgl. für
Kraftfahrzeuge und insbesondere eine Vorrichtung, deren Haltbarkeit
in einem Fall, in welchem ein mit einem dünnen Wandabschnitt
versehener Isolator verwendet wird, verbessert ist.
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Als
Schwingungsisolationsvorrichtung für die Verwendung in
einem Motorlager oder dgl. für Kraftfahrzeuge ist eine
abgedichtete Flüssigkeit-Schwingungsisolationsvorrichtung
bekannt, welche mit einem allgemein Kuppelförmigen Isolator
versehen ist, der einen Abschnitt einer Flüssigkeitskammer
bildet, wobei eine Hauptschwingung von einem Schwingungseingabeabschnitt
eingegeben wird, der um einen mittleren Abschnitt des Isolators
herum bereitgestellt ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Dicke des
Isolators relativ variiert ist, sodass ein dicker Wandabschnitt
und ein dünner Wandabschnitt bereitgestellt sind, und dass
die Gesamtheit des Isolators durch den dünnen Wandabschnitt
mit einer geringen Federkonstante ausgebildet ist, um eine Zunahme des
Flüssigkeitsdrucks zu kontrollieren, wenn eine übermäßige
Schwingung eingegeben wird (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
2000-186739 ).
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7 ist
eine schematische Illustration, welche einen Isolator 103 zeigt,
der einen solchen dünnen Wandabschnitt in der Eingaberichtung
der Hauptschwingung aufweist. Die dünnen Wandabschnitte 111 sind
in einer Kreuzform ausgebildet und zwischen den benachbarten dünnen Wandabschnitten 111 ist
ein relativ dicker, allgemein Ventilator-förmiger dicker
Wandabschnitt 112 (dargestellt in quer gestreifter Schraffierung)
vorgesehen. In dem mittleren Bereich ist ein Schwingungseingabeabschnitt 104 vorgesehen,
auf welchen die Hauptschwingung eingegeben wird.
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Im Übrigen
sind die dicken Wandabschnitte 112 durch die Bereitstellung
der dünnen Wandabschnitte 111 in Ventilator-Form
ausgebildet und die Breite "a" eines äußeren,
peripheren Begrenzungsabschnitts 112A ist beträchtlich
größer als die Breite "b" eines zentralen Begrenzungsabschnitts 112B.
Wenn daher die elastische Verformung, welche hauptsächlich
aus einer Zug- und einer Kompressionsverformung zusammengesetzt
ist, zwischen der näheren Umgebung des äußeren
peripheren Begrenzungsabschnitts 112A und der näheren Umgebung
des zentralen Begrenzungsabschnitts 112B des dicken Wandabschnitts 112 hervorgerufen wird,
nämlich durch Eingabe der Schwingung in derjenigen Richtung
(im Folgenden als "horizontale Richtung" bezeichnet), die sich in
rechten Winkeln mit der Eingaberichtung (im Folgenden als "vertikale Richtung"
bezeichnet) der Hauptschwingung trifft, so tritt ein deutlicher
Unterschied in der Steifigkeit zwischen der näheren Umgebung
des äußeren peripheren Begrenzungsabschnitts 112A und
der näheren Umgebung des zentralen Begrenzungsabschnitts 112B auf.
Im Ergebnis entwickelt sich eine Spannungskonzentration auf der
Seite des zentralen Begrenzungsabschnitts 112B geringerer
Steifigkeit, sodass die Haltbarkeit herabgesetzt sein kann.
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Während
es Fälle gibt, in welchen ein Starrkörperabdeckungsabschnitt
zum integralen Abdecken des Schwingungseingabeabschnitts an der zentralen
Position des dicken Wandabschnitts vorgesehen ist, beträgt
die Dicke dieses Starrkörperabdeckungsabschnitts bei der
dicksten möglichen Herstellungsgrenze ungefähr
1,5 mm. Da dann die Bewegung durch den Schwingungseingabeabschnitt
des starren Körpers kontrolliert wird, wird der dicke Wandabschnitt
durch den zentralen Schwingungseingabeabschnitt so geteilt, dass
die freie Länge (siehe "f" in 3) elastischer
Verformung vergleichsweise kurz wird. Dementsprechend wird die Spannungskonzentration
in der Nähe des zentralen Begrenzungsabschnitts 112B erhöht,
was sich nachteilig ausgewirkt hat, wie etwa durch einen Riss oder dgl.
in diesem Bereich durch eine vergleichsweise geringe Anzahl an wiederholten
Schwingungen. Es war bislang nicht bekannt, dass diese Dicke einen Einfluss
auf die Verbesserung der Haltbarkeit hat.
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In
dem Fall, in welchem die Federkonstante in der vertikalen Richtung
gleich Z ist und die Federkonstante in den Doppelrichtungen, die
sich in der gleichen horizontalen Ebene in rechten Winkeln treffen,
gleich X und Y ist, wenn die Federkonstante in der horizontalen
Richtung größer ist als die in der vertikalen
Richtung, so entwickelt sich die oben erwähnte Spannungskonzentration
in beachtlichem Ausmaße, sodass es im Hinblick auf die
Haltbarkeit nicht möglich ist, die Federkonstante in der
horizontalen Richtung so stark zu vergrößern wie
erwartet. Dementsprechend beträgt das Federkonstantenverhältnis von
Z:X:Y in jeder der Richtungen höchstens ungefähr
1:0,8:0,4. In den letzten Jahren ist es jedoch erforderlich geworden,
dass der Isolator ein stark verbessertes Federkonstantenverhältnis
aufweist, sodass jedes Federkonstantenverhältnis von X
und Y zu Z 1,0 oder größer ist.
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Daher
ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung
der Haltbarkeit des Isolators selbst dann zu ermöglichen,
wenn der dünne Wandabschnitt vorgesehen ist. Ferner ist
es eine weitere Aufgabe, das Federkonstantenverhältnis
in solcher Weise zu verbessern, dass die Federkonstante in der horizontalen
Richtung größer ist.
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Um
die vorstehend erwähnten Aufgaben zu lösen, umfasst
eine Schwingungsisolationsvorrichtung nach einem ersten Aspekt der
vorliegenden Erfindung einen Isolator zum Isolieren der Übertragung einer
eingegebenen Schwingung durch eine elastische Verformung, einen
Hauptschwingungseingabeabschnitt, welcher in einem zentralen Bereich
eines in dem Isolator ausgebildeten, konkaven gekrümmten
Wandabschnitts vorgesehen ist, einen dünnen Wandabschnitt
und einen dicken Wandabschnitt, welche durch relative Veränderung
einer Dicke des Isolators um den Schwingungseingabeabschnitt herum
gebildet sind, wobei der konkave gekrümmte Wandabschnitt
des Isolators, bei Betrachtung in der Eingaberichtung der Hauptschwingung,
im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist, der dicke Wandabschnitt
im Wesentlichen in der Form eines Bandes vorbestimmter Breite ausgebildet
ist und sich über den konkaven gekrümmten Wandabschnitt
in der diametralen Richtung desselben erstreckt, wobei er den Schwingungseingabeabschnitt
durchläuft, und wobei ein Starrkörperabdeckungsabschnitt
zum Abdecken einer Oberfläche eines metallischen Elements
des Schwingungseingabeabschnitts in dem zentralen Bereich des dicken
Wandabschnitts vorgesehen ist, und wobei eine Dicke des Starrkörperabdeckungsabschnitts
1,7 mm oder mehr beträgt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein Paar dünner
Wandabschnitte im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet
und sind symmetrisch in Bezug auf den dicken Wandabschnitt vorgesehen.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schwingungsisolationsvorrichtung
dafür eingerichtet, an einem Fahrzeug angebracht zu werden,
und der dicke Wandabschnitt ist so angeordnet, dass er sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung
des Fahrzeugs erstreckt, wenn er an dem Fahrzeug angebracht ist.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dann, wenn eine Federkonstante
in einer Hauptschwingungseingaberichtung gleich Z ist und eine Federkonstante
in den beiden Richtungen, welche sich in einer zur Hauptschwingungseingaberichtung
orthogonalen Ebene in rechten Winkeln treffen, gleich X und Y ist,
ein Federkonstantenverhältnis von X oder Y zu Z durch Z:X
oder Y = 1:1 oder größer gegeben.
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Gemäß einem
fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schwingungsisolationsvorrichtung
eine flüssigkeitsabgedichtete Schwingungsisolationsvorrichtung,
wobei eine unkomprimierbare Flüssigkeit in einem Raum eingeschlossen
ist, der durch die konkave gekrümmte Wand umgeben ist, sodass
ein Abschnitt einer Flüssigkeitskammer durch den Isolator
gebildet wird.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die abgedichtete Flüssigkeitsschwingungsisolationsvorrichtung
eine Flüssigkeitskammer, welche eine Hauptflüssigkeitskammer
und eine Nebenflüssigkeitskammer aufweist, welche durch
ein Trennelement voneinander getrennt sind und durch einen Öffnungskanal
miteinander in Verbindung stehen, wobei das Trennelement mit einem
Loch versehen ist, welches zu der Hauptflüssigkeitskammer
hin geöffnet ist, und wobei das Loch auf der der Hauptflüssigkeitskammer
gegenüberliegenden Seite durch ein elastisches Membranelement
geschlossen ist, wobei eine Resonanz durch das Loch, eine Resonanz
durch das elastische Membranelement, eine erste Resonanz und eine zweite
Resonanz durch den dünnen Wandabschnitt und eine Resonanz
durch den dicken Wandabschnitt jeweils nach Maßgabe von Änderungen
der Frequenz eingegebener Schwingungen in mittleren und hohen Frequenzbereichen
auftreten. Hierbei sind die mittleren und hohen Frequenzbereiche
ein Frequenzbereich von 100–2000 Hz.
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Gemäß der
Erfindung, wie sie im ersten Aspekt definiert ist, ist die konkave
gekrümmte Wand des Isolators bei Betrachtung in der Hauptschwingungseingaberichtung
im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet und der dicke Wandabschnitt
ist im Wesentlichen in der Form eines Bandes ausgebildet, sodass
er mit im Wesentlichen konstanter Breite über den kreisförmigen
Bereich in der diametralen Richtung desselben verläuft.
Daher sind die Breite des äußeren peripheren Abschnitts
und die Breite des zentralen Abschnitts des dicken Wandabschnitts
im Wesentlichen konstant, wodurch der Unterschied der Steifigkeit
in der Längsrichtung des dicken Wandabschnitts kleiner
ist. Wenn also der dicke Wandabschnitt in der Längsrichtung
gegen die Schwingungseingabe in der seitlichen Richtung verformt
wird, so kann eine hohe Spannungskonzentration zur Seite des zentralen
Abschnitts hin verhindert werden, wodurch die Gesamtheit des dicken Wandabschnitts
gleichmäßig elastisch verformt werden kann. In
der Folge kann die Haltbarkeit des Isolators weiter verbessert werden,
ohne durch die Bereitstellung des dicken Wandabschnitts beeinflusst zu
werden.
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Da
darüber hinaus der Starrkörperabdeckungsabschnitt
zum Abdecken der Oberfläche des Metallelements des Schwingungseingabeabschnitts in
dem zentralen Bereich des dicken Wandabschnitts vorgesehen ist und
die Dicke des Starrkörperabdeckungsabschnitts 1,7 mm oder
mehr beträgt, wird die freie Länge der Verformung
in der Längsrichtung des dicken Wandabschnitts nicht durch
das metallische Element unterteilt und der Starrkörperabdeckungsabschnitt
bewegt sich leicht, ohne durch den Schwingungseingabeabschnitt begrenzt
zu sein. Da dementsprechend die freie Länge der elastischen
Verformung des dicken Wandabschnitts auf einen großen Wert
ausgedehnt wird, wir die Spannungskonzentration verringert und die
Haltbarkeit in der Nähe des metallischen Elements wird
stark verbessert.
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Gemäß der
im zweiten Aspekt definierten Erfindung ist es aufgrund der Tatsache,
dass die dünnen Wandabschnitte von im Wesentlichen halbkreisartiger
Form symmetrisch in Bezug auf den dicken Wandabschnitt vorgesehen
sind, möglich, die dünnen Wandabschnitte groß zu
gestalten und die Federkonstantenverhältnisse in der Längsrichtung
des dicken Wandabschnitts und in der mit dieser in rechten Winkeln
zusammentreffenden Richtung können deutlich variiert werden.
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Gemäß der
im dritten Aspekt definierten Erfindung ist die Schwingungsisolationsvorrichtung
an dem Fahrzeug anzubringen. Der dicke Wandabschnitt ist so angeordnet,
dass er sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
des Fahrzeugs erstreckt, wenn er an dem Fahrzeug angebracht ist, wodurch
es ermöglicht wird, die Federkonstante in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
zu vergrößern.
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Gemäß der
im vierten Aspekt definierten Erfindung können aufgrund
der Tatsache, dass das Federkonstantenverhältnis zwischen
jeder der Federkonstante X und der Federkonstante Y in den beiden Richtungen,
die sich in der horizontalen Ebene in rechten Winkeln treffen, und
der Federkonstante Z in der vertikalen Richtung gleich 1:1 oder
mehr beträgt, das Federkonstantenverhältnis der
Federkonstante X und der Federkonstante Y in den beiden Richtungen,
die sich in der horizontalen Ebene in rechten Winkeln treffen, auf
einen Wert von 1 oder mehr verbessert werden.
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Gemäß der
im fünften Aspekt definierten Erfindung ist die unkomprimierbare
Flüssigkeit in dem Raum eingeschlossen, der von der konkaven
gekrümmten Wand umgeben wird, um die abgedichtete Flüssigkeitsschwingungsisolationsvorrichtung
zu bilden, wodurch es möglich wird, die Haltbarkeit der
abgedichteten Flüssigkeitsschwingungsisolationsvorrichtung,
welche den Isolator mit dem dünnen Wandabschnitt aufweist,
zu erhöhen.
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Gemäß der
im sechsten Aspekt definierten Erfindung umfasst die abgedichtete Flüssigkeitsschwingungsisolationsvorrichtung
die Hauptflüssigkeitskammer und die Nebenflüssigkeitskammer,
welche durch das Trennelement getrennt sind und über den Öffnungskanal
miteinander in Verbindung stehen, wobei das Trennelement mit dem zur
Hauptflüssigkeitskammer hin geöffneten Loch versehen
ist und das Loch auf der der Hauptflüssigkeitskammer gegenüberliegenden
Seite durch das elastische Membranelement geschlossen ist, wobei die
Resonanz durch das Loch, die Resonanz durch die elastische Membran,
die erste Resonanz und die zweite Resonanz durch den dünnen
Wandabschnitt und die Resonanz durch den dicken Wandabschnitt jeweils
nach Maßgabe von Änderungen der Frequenz eingegebener
Schwingungen in mittleren und hohen Frequenzbereichen erzeugt werden.
Dabei sind die mittleren und hohen Frequenzbereiche Frequenzbereiche
von 100–2000 Hz. Es ist somit möglich, die dynamischen
Eigenschaften in einem breiten Frequenzbereich durch aufeinander
folgendes Auftreten dieser Resonanzen zu verbessern.
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Die
Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert.
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1 ist
eine Draufsicht einer abgedichteten Flüssigkeitsschwingungsisolationsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 von 1;
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3 ist
eine Ansicht eines Isolators, gezeigt in einer Hauptschwingungseingaberichtung;
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4 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht der 2;
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5 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen einer Dicke, einer Spannung
und einer Rate der Änderung der erlaubten Frequenz zeigt;
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6 ist
ein Graph, welcher dynamische Charakteristiken der Ausführungsform
zeigt;
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7 ist
eine Ansicht eines herkömmlichen Isolators, gezeigt in
einer Hauptschwingungseingaberichtung.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform, welche in einem Maschinenlager
für Motorfahrzeuge angewendet ist, unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei 1 eine Draufsicht
eines Maschinenlagers 1 ist. Ein Isolator 3 ist
integral an einem oberen Teil eines kreisförmigen Hauptkörpers 2 vorgesehen.
Ein Schwingungseingabeabschnitt 4 eines blockförmigen
metallischen Elements ist in dem zentralen Bereich des Isolators 3 so eingesetzt,
dass er mit diesem vereinigt ist. An der Spitze des Schwingungseingabeabschnitts 4 ist
ein Ende einer Maschinenhalterung 6 über eine
Schraube (Bolzen) 5 angebracht. Der Schwingungseingabeabschnitt 4 ist
aus einem starren Körper hergestellt, wie etwa ein geeignetes
Metall oder dgl. Das andere Ende der Maschinenhalterung 6 ist
an einer Maschine (nicht gezeigt) angebracht. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet
ein metallisches Anbringungsstück, welches integral mit
einem unteren Abschnitt des Hauptkörpers 2 verschweißt
ist und welches an einer Fahrzeugkarosserie angeschraubt ist.
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 der 1 und
ist entlang einer Mittellinie L geschnitten, die durch zentrale
Achsen des Schwingungseingabeabschnitts 4 und der Schraube 5 hindurch
führt. In dieser Zeichnung entspricht die Richtung entlang
der Mittellinie L einer vertikalen Richtung und im illustrierten
Zustand, in dem sich die Mittellinie L in vertikaler Richtung erstreckt,
bezeichnet eine obere Seite der Zeichnung, d. h. die Seite des Schwingungseingabeabschnitts 4 entsprechend einer
Seite der Hauptschwingungseingabe, eine obere Seite, während
eine gegenüberliegende Seite, d. h. die Seite, an welcher
der untere Abschnitt des Hauptkörpers 2 angeordnet
ist, eine untere Seite bezeichnet. Ferner bezeichnet die Richtung
zur unteren Seite entlang der Mittellinie L eine Hauptschwingungseingaberichtung
Z, während die Richtung, welche sich mit der Richtung Z
in rechten Winkeln trifft, eine horizontale Richtung bezeichnet.
In Bezug auf die beiden Richtungen, die sich in der horizontalen Richtung
in rechten Winkeln treffen, bezeichnet ferner die Richtung, die
sich parallel zu einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung
der Fahrzeugkarosserie während des Betriebs erstreckt,
eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung X, während
die Richtung, die sich parallel zu einer Rechts-Links-Richtung der
Fahrzeugkarosserie erstreckt, eine Rechts-Links-Richtung Y bezeichnet
(siehe 1 und 3).
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Der
Hauptkörper 2 weist ein äußeres
metallisches Zylinderelement 8 von zylindrischer Form sowie
einen Stopper 9, der aus einem Komplex von Metall und Gummi
gebildet ist und an einer oberen Seite des äußeren
metallischen Zylinderelements 8 anzubringen ist, auf. Der
Stopper 9 umläuft den Umfang des Isolators 3.
Das untere Ende des Isolators 3 ist an der oberen Innenseite
des äußeren metallischen Zylinderelements 8 angebracht.
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Der
Isolator 3 ist aus bekanntem Schwingungsisolationsgummimaterial
hergestellt, welches geeignete Materialeigenschaften aufweist und
insgesamt in einer hohlen, im Wesentlichen konischen Form oder im
Wesentlichen in Kuppelform gebildet ist. In einer Querschnittsansicht
ist die innere Wand des Isolators 3 als konkaver gekrümmter Wandabschnitt 10 von
im Wesentlichen halbkreisförmiger konkaver Oberfläche
gebildet. In dem Isolator 3 sind dünne Wandabschnitte 11,
welche durch Bereitstellen ausgesparter Abschnitte gebildet sind,
die zu dem konkaven gekrümmten Wandabschnitt 10 hin geöffnet
sind, in geeigneten Intervallen in Umfangsrichtung vorgesehen, während
ein dicker Wandabschnitt 12 relativ dazu durch einen anderen Abschnitt
als die dünnen Wandabschnitte 11 gebildet ist.
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Ein
inneres metallisches Zylinderelement 13 ist an der Innenseite
des äußeren metallischen Zylinderelements 8 angebracht
und ein Abschnitt kleinen Durchmessers 13a von im Wesentlichen
U-Form im Querschnitt, der an dem oberen Abschnitt des inneren metallischen
Zylinderelements 3 vorgesehen ist, ist in den äußeren
peripheren Abschnitt des Isolators 3 eingesetzt, sodass
er mit diesem vereinigt ist. Das innere metallische Zylinderelement 13 weist
insgesamt im Wesentlichen zylindrische Form auf und ist aus einer
Metallplatte gebildet, die dünner ist als das äußere
metallische Zylinderelement 8. Ein Abschnitt des inneren
metallischen Zylinderelements 13, der in den äußeren
peripheren Abschnitt des Isolators 3 einzusetzen ist, ist
so geformt, dass er den Abschnitt kleinen Durchmessers 13a bildet,
und durch einen Stufenabschnitt 13b, der sich an der unteren
Seite desselben befindet, erstreckt sich ein Abschnitt mit vergrößertem
Durchmesser 13c nach unten, um an einer inneren Umfangswand
des äußeren metallischen Zylinderelements 8 angebracht
zu werden.
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Der
konkave gekrümmte Wandabschnitt 10 mit einer Kuppelform
des Isolators 3 bildet einen Abschnitt einer Hauptflüssigkeitskammer 14.
Ein Boden der Hauptflüssigkeitskammer 14 ist durch
ein erstes Trennelement 15 geschlossen. Das erste Trennelement 15 ist
von kreisförmiger Scheibenform und ist an einem äußeren
peripheren Abschnitt desselben mit einer Öffnungsnut 16 versehen,
welche nach oben geöffnet ist. Die Öffnungsnut 16 ist
mit einem Deckel 17 abgedeckt, sodass ein Öffnungskanal 18 gebildet
wird. Der Öffnungskanal 18 steht mit der Hauptflüssigkeitskammer 14 durch
eine Öffnung (in der Zeichnung nicht gezeigt) in Verbindung,
die in dem Deckel 17 vorgesehen ist, während sie
durch eine Öffnung (in der Zeichnung ebenfalls nicht gezeigt),
die in dem Boden der Öffnungsnut 16 vorgesehen
ist, in Verbindung mit einer Öffnungsnut 20 eines zweiten
Trennelements 19 steht.
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Das
zweite Trennelement 19 ist in kreisförmiger Scheibenform
ausgebildet, mit einer Öffnungsnut 20, die an
einem äußeren peripheren Abschnitt derselben nach
oben geöffnet ist und mit dem ersten Trennelement 15 abgedeckt
ist, das an der oberen Wand desselben angeordnet ist. in einem Boden
der Öffnungsnut 20 ist eine Öffnung vorgesehen
(in der Zeichnung nicht gezeigt), durch welche die Öffnungsnut 20 in
Verbindung mit einer Nebenflüssigkeitskammer 21 steht,
die sich unterhalb des zweiten Trennelements 19 befindet.
Ein unterer Teil der zweiten Flüssigkeitskammer 21 ist
mit einer Membran 22 abgedeckt, sodass ein Volumen der
zweiten Flüssigkeitskammer 21 variabel gestaltet
ist. Ein äußerer peripherer Abschnitt der Membran 22 ist
integral mit einem metallischen Ring ausgebildet, sodass diese in ein
Inneres des Abschnitts vergrößerten Durchmessers 13c des
inneren metallischen Zylinderelements 13 durch Presspassung
eingepresst werden kann.
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Die
Haupfflüssigkeitskammer 14, die Nebenflüssigkeitskammer 21,
die Öffnungskanäle 18 und 20 sind
mit unkomprimierbarer Flüssigkeit hermetisch gefüllt.
Die Öffnungskanäle 18 und 20 stellen eine
Verbindung zwischen der Haupfflüssigkeitskammer 14 und
der Nebenflüssigkeitskammer 21 bereit. Wenn die
Flüssigkeit durch die Öffnungskanäle 18 und 20 zwischen
der Hauptflüssigkeitskammer 14 und der Nebenflüssigkeitskammer 21 aufgrund
von über den Schwingungseingabeabschnitt 4 auf
die Hauptflüssigkeitskammer 14 eingegebenen Schwingungen
strömt, so wird die Flüssigkeitssäulenresonanz
erzeugt, um Energie der eingegebenen Schwingung zu absorbieren,
wobei die Übertragung von Schwingung isoliert wird. In
dieser Ausführungsform ist die Flüssigkeitssäulenresonanz
so eingestellt, dass sie bei vergleichsweise niedrigen Frequenzbereichen
auftritt (z. B. bei ungefähr 20 Hz oder weniger), wenn
ein Leerlaufbetrieb oder dgl. vorliegt.
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Ein
elastisches Membranelement 24 zum Trennen der Hauptflüssigkeitskammer 24 und
der Nebenflüssigkeitskammer 21 ist zwischen dem
ersten Trennelement 15 und dem zweiten Trennelement 19 angeordnet,
wobei ein peripherer Abschnitt derselben festgehalten ist. Das elastische
Membranelement 24 ist der Hauptflüssigkeitskammer 14 durch ein
erstes Loch 25 mit kreisförmiger Öffnung
zugewandt, das in einem zentralen Bereich des ersten Trennelements 15 ausgebildet
ist, und ist in ähnlicher Weise der Nebenflüssigkeitskammer 21 durch
ein zweites Loch 26 von kreisförmiger Öffnung
zugewandt, das in einem zentralen Bereich des zweiten Trennelements 19 ausgebildet
ist, und zwar in solcher Weise, dass dann, wenn der Flüssigkeitsdruck der
Hauptflüssigkeitskammer 14 durch eingegebene Schwingungen
vergrößert wird, sich dieses elastisch verformt,
um die Zunahme des Flüssigkeitsdrucks aufzuheben.
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Ferner
ist das elastische Membranelement 24 in Resonanz mit der
spezifischen eingegebenen Schwingungsfrequenz in den mittleren und
hohen Frequenzbereichen von 100–2000 Hz, indem es nach
Maßgabe der Flüssigkeitsströmung, die
innerhalb der Hauptflüssigkeitskammer 14 durch
die eingegebenen Schwingungen hervorgerufen wird, elastisch deformiert
wird. Diese Resonanz ist eine Membranresonanz durch die resonante
Schwingung des elastischen Membranelements 24 und die Resonanzfrequenz
zu diesem Zeitpunkt kann durch Einstellen der Federelastizität
des elastischen Membranelements 24 vergleichsweise frei
eingestellt werden.
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Wenn
die Flüssigkeit in der Hauptflüssigkeitskammer 14 durch
das erste Loch 25 strömt, so weist dieser Flüssigkeitsstrom
ferner die Flüssigkeitssäulenresonanz (im Folgenden
als Lochresonanz bezeichnet) auf, die an der spezifischen Frequenz
in den mittleren und hohen Frequenzbereichen erzeugt wird. Da die
Resonanzfrequenz in dieser Lochresonanz etwas mit dem Volumen des
Flüssigkeitsströmungsraums oberhalb des elastischern Membranelements 24 und
innerhalb des ersten Lochs 25 zu tun hat, kann sie durch
Einstellen einer Durchgangsöffnungsfläche oder
dgl. vergleichsweise frei eingestellt werden.
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Da
ferner der dünne Wandabschnitt 11 und der dicke
Wandabschnitt 12 des Isolators 3 als eine Art
elastisches Membranelement wirken, erzeugt jeder von ihnen die Membranresonanz
bei der spezifischen Frequenz durch die eingegebenen Schwingungen
in den mittleren und hohen Frequenzbereichen. Jede der Resonanzfrequenzen
kann durch Einstellen der Federelastizität durch Einstellen
der Dicke eines jeden Abschnitts aus dünnem Wandabschnitt 11 und
dickem Wandabschnitt 12 vergleichsweise frei festgelegt
werden. Die dynamischen Eigenschaften in Bezug auf diese Resonanzpunkte
werden später beschrieben.
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Ein
Abschnitt des peripheren Abschnitts des Isolators 3 in
der Nähe des Abschnitts kleinen Durchmessers 13a ist
mit einer Stufe 27 versehen, welche zu dem Abschnitt vergrößerten
Durchmessers 13c hin vorsteht. Ein vergleichsweise dünner
Auskleidungsabschnitt 28, der kontinuierlich integral mit
dem Isolator 3 ausgebildet ist, ist ebenfalls im Inneren
des Abschnitts vergrößerten Durchmessers 13c vorgesehen.
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Wenn
dieses Maschinenlager 1 zusammengebaut wird, so wird zuerst
ein vormontierter Körper hergestellt, indem der Schwingungseingabeabschnitt 4 und
das innere metallische Zylinderelement 13 durch den Isolator 3 miteinander
vereinigt werden. Dieser vormontierte Körper wird gegenüber
dem in der Zeichnung illustrierten Zustand auf den Kopf gestellt
und der Deckel 17, das erste Trennelement 15, das
zweite Trennelement 19 und die Membran 22 werden
in der Reihenfolge in den zylindrischen Raum eingeführt,
der durch den Abschnitt vergrößerten Durchmessers 13c und
den Auskleidungsabschnitt 28 gebildet ist. Anschließend
wird ein unteres Ende des Abschnitts vergrößerten
Durchmessers 13c nach innen gebogen, um einen gebogenen
Abschnitt 29 zu bilden, wodurch die Teile zu einem Zwischenmontagekörper
miteinander montiert werden.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird der gebogene Abschnitt 29 fest im
Kontakt zwischen metallischen Elementen angebracht, wobei der metallische
Ring 23 integral mit dem äußeren peripheren
Abschnitt der Membran 22 ausgebildet ist. Anschließend
werden der Deckel 17 und die Öffnungsnut 16 an
ihrer Position durch die Stufe 27 positioniert und im engen
Kontakt mit der Stufe 27 abgedichtet.
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Auf
diese Weise werden der Isolator 3, der Schwingungseingabeabschnitt 4,
das innere metallische Zylinderelement 13, das erste Trennelement 15, der
Deckel 17, das zweite Trennelement 19 und die Membran 22 zusammen
zu einem Zwischenmontagekörper montiert. Ferner wird das
innere metallische Zylinderelement 13 in das äußere
metallische Zylinderelement 8 eingesetzt und mit dem Stopper 9 verbunden,
sodass das ganze zusammengebaut wird. Da zu diesem Zeitpunkt ein äußerer
Flansch 30 in dem oberen Ende des äußeren
metallischen Zylinderelements 8 ausgebildet ist, sind an
dem Flansch 30 ein äußerer Flansch 31,
der in dem oberen Ende des inneren metallischen Zylinderelements 13 vorgesehen
ist, sowie ein unteres Ende 32 des Stoppers 9 in
der Reihenfolge angeordnet. Das untere Ende 32 wird dann
im Wesentlichen U-förmig im Querschnitt um jeden der Flansche 30 und 31 herum
gebogen und ein Walz-Verstemmen(-Abdichten) wird durchgeführt,
sodass alle Komponentenelemente miteinander verbunden werden.
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Während
die Außenseite des Stoppers 9 aus Metall gebildet
ist, ist an der Innenseite desselben ein Auskleidungsgummi 33 integral
vorgesehen, um die Bewegung eines Vorsprungs 34, der lateral
von einem Außenumfang des Schwingungseingabeabschnitts 4 aus
vorsteht, unter Abfederung zu empfangen. An der Oberfläche
des Vorsprungs 34 sind außerdem ein Abdeckungsabschnitt 35 vorgesehen, welcher
kontinuierlich integral mit dem Isolator 3 ausgebildet
ist.
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3 ist
eine Ansicht des konkaven gekrümmten Wandabschnitts 10 des
Isolators 3, betrachtet von der unteren Seite der 2,
in welcher der konkave gekrümmte Wandabschnitt 10 im
Wesentlichen in Kreisform gebildet ist. Der dicke Wandabschnitt 12 (in
quer gestreifter Schraffierung gezeigt) ist im Wesentlichen in einer
Bandform ausgebildet, sodass er sich über den konkaven
gekrümmten Wandabschnitt 10 hinweg in der diametralen
Richtung erstreckt, wobei er den Schwingungseingabeabschnitt 4 durchläuft,
und ist so angeordnet, dass seine Längsachse in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
ausgerichtet ist. Abschnitte des vorderen und hinteren Endes, die
mit dem inneren metallischen Zylinderelement 13 verbunden
sind (siehe 2) sind als äußerer
peripherer Begrenzungsabschnitt 12A ausgebildet, während
ein Abschnitt des zentralen Bereichs, der mit dem Schwingungseingabeabschnitt 4 verbunden
ist, als zentraler Begrenzungsabschnitt 12b ausgebildet
ist. Der dicke Wandabschnitt 12 weist eine im Wesentlichen
konstante Breite "a" entlang seiner gesamten Länge, einschließlich
eines Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C in der
Nähe des Schwingungseingabeabschnitts 4 auf. Der
rechte und der linke dünne Wandabschnitt 11 von
im Wesentlichen halbkreisförmiger Form sind symmetrisch
auf der rechten und der linken Seite des dicken Wandabschnitts 12 angeordnet.
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Der
dicke Wandabschnitt 12 ist ein Abschnitt zur Steigerung
der Steifigkeit des Isolators 3 und ist in Vorwärts-Rückwärts-Richtung
lang, während er in Rechts-Links-Richtung schmal ist. Da
deshalb in einem Querschnitt in Vorwärts-Rückwärts-Richtung der
Isolator 3 aufgrund des dicken Wandabschnitts 12 ein
großes Volumen aufweist, wird die Federkonstante in dieser
Richtung vergrößert. Da andererseits in der Rechts-Links-Richtung des
Isolators 3 die dünnen Wandabschnitte 11 auf
beiden Seiten des dicken Wandabschnitts 12 geringer Breite
angeordnet sind und in einem Querschnitt in dieser Richtung der
Isolator 3 aufgrund einer Vielzahl von ausgesparten Abschnitten
ein geringes Volumen erhält, ist die Federkonstante in
dieser Richtung herabgesetzt. Im Übrigen ist der Ausdruck
in Bezug auf die Federkonstante des Isolators 3 in jeder
dieser Richtungen identisch zum Ausdruck der Richtungen X, Y und
Z wie oben.
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Die
dünnen Wandabschnitte 11 sind Abschnitte zur Reduzierung
der Federkonstante X in vertikaler Richtung, der Federkonstante
Y und der Federkonstante Z in horizontaler Richtung des Isolators 3.
Da andererseits der dicke Wandabschnitt 12 eine größere
Dicke aufweist als die dünnen Wandabschnitte 11,
kommt es zu einem relativen Anstieg der Steifigkeit, sodass die
Federkonstante X in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
zunimmt. Die Federkonstante X, die Federkonstante Y und die Federkonstante
Z in den drei sich in rechten Winkeln treffenden Richtungen sind
nämlich jeweils von unterschiedlicher Größe.
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In
dieser Ausführungsform beträgt das Federkonstantenverhältnis
X:Y:Z gleich 1:1,5:1. Wenn in diesem Fall die Federkonstante Z gleich
1 ist, so sind die Verhältnisse der Federkonstante X bzw.
der Federkonstante Y zur Federkonstante Z jeweils gleich 1 oder
größer und diese Federkonstantenverhältnisse
können optional nach Maßgabe der Bedingungen der
Verwendung oder dgl. eingestellt werden. Insbesondere wenn eine
Vergrößerung der Federkonstante in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung benötigt
wird, so ist es möglich, dass die Federkonstante X 1,5
oder mehr beträgt und es ist beispielsweise möglich,
X:Y:Z = 1:1,7:1 einzustellen. Die oberen Grenzen für X
und Y sind nicht festgelegt, selbstverständlich gibt es
jedoch eine gegebene Grenze. Ferner kann auch die Größe
der Federkonstante X, der Federkonstante Y und der Federkonstante
Z in jeder der Richtungen frei eingestellt werden, indem die Dicke
und die Breite des dicken Wandabschnitts 12 und des dicken
Wandabschnitts 11 oder dgl. eingestellt wird, wodurch die
Verhältnisse der Federkonstante X, der Federkonstante Y
und der Federkonstante Z frei eingestellt werden können.
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Der
dicke Wandabschnitt 12 ist in Bandform und erstreckt sich
nach vorn und nach hinten, während er den Schwingungseingabeabschnitt 4 abdeckt,
und ist in dem zentralen Bereich des dicken Wandabschnitts 12 kontinuierlich
nach vorn und hinten durch den Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C ausgebildet,
welcher eine vergrößerte Dicke aufweist, während
er den Schwingungseingabeabschnitt 4 passiert. Daher wird
die elastische Verformung des dicken Wandabschnitts 12 nicht
durch den Schwingungseingabeabschnitt 4 geteilt, sondern
findet in einem integralen Körper vor und hinter dem Schwingungseingabeabschnitt 4 durch
den Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C statt.
Demzufolge erstreckt sich die elastische Verformung des dicken Wandabschnitts 12 beispielsweise
an der vorderen Seite des Schwingungseingabeabschnitts 4 über
den zentralen Begrenzungsabschnitt 12B zum dicken Wandabschnitt 12 auf
der Rückseite desselben.
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Da
in dem herkömmlichen Beispiel, welches keine dickwandige
Struktur wie den Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C in
der vorliegenden Erfindung aufweist, die Verformung des dicken Wandabschnitts 12 durch
den Schwingungseingabeabschnitt 4 geteilt wird, kann die
freie Länge "f" der elastischen Verformung in Bezug auf
den dicken Wandabschnitt des Isolators 3 sich nicht über
den zentralen Begrenzungsabschnitt 12B hinaus erstrecken.
In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, eine
freie Länge F auszubilden, welche sich weit über
den zentralen Begrenzungsabschnitt 12B hinaus erstreckt.
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Im Übrigen
bezeichnet das Bezugszeichen 40 eine Positionierungsbohrung
zum Zeitpunkt der Formgebung/Guss, welche in dem Zentrum des Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C ausgebildet ist,
und ein Abschnitt des Schwingungseingabeabschnitts 4 ist
an dieser Stelle freigelegt. Diese Bohrung 40 ist jedoch
so klein, dass sie nicht die Integration zwischen dem vorderen Abschnitt
und dem hinteren Abschnitt des dicken Wandabschnitts 12 über den
Schwingungseingabeabschnitt 4 hinweg stört. Da
ferner die Breite in Rechts-Links-Richtung des zentralen Abschnitts
des dicken Wandabschnitts 12 größer ist
als die Breite des Schwingungseingabeabschnitts 4, sind
die vorderen und hinteren Abschnitte des dicken Wandabschnitts 12 kontinuierlich
und integral in Rechts-Links-Richtung des Schwingungseingabeabschnitts 4 ausgebildet,
um so die integrale elastische Verformung zwischen dem vorderen
und dem hinteren Abschnitt zu unterstützen. Seitliche Kanten 41 und 42 des
dicken Wandabschnitts 12 sind geradlinig ausgebildet, wenn
die dünnen Wandabschnitte 11 durch Metallformgebung/Metallguss
gebildet werden.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des
Isolators 3 in der Nähe des Schwingungseingabeabschnitts 4,
wobei eine Bodenwand 4a des metallischen Elements, die
dem unteren Ende des Schwingungseingabeabschnitts 4 entspricht,
mit dem Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C, der
dem zentralen Abschnitt des dicken Wandabschnitts 12 entspricht,
abgedeckt ist. Der Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C weist
im Vergleich mit dem herkömmlichen eine größere
Dicke auf und die Dicke T beträgt ungefähr 3 bis
5 mm. Da jedoch die Dicke T zum Ausbilden der größeren
freien Länge wichtig ist, ist die untere Grenze auf 1,7
mm oder größer, vorzugsweise auf 2 mm oder größer
und stärker bevorzugt auf 3 mm oder größer
zu setzen. Wie im Folgenden erläutert, wird dann, wenn
die Dicke des Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C ungefähr
1,7 mm beträgt, die kontinuierliche elastische Verformung
in Bezug auf den vorderen Abschnitt und den hinteren Abschnitt des
dicken Wandabschnitts 12 entwickelt, um einen deutlichen
Beitrag zur Zunahme der freien Länge zu leisten, während
dann, wenn sie kleiner wird als 1,7 mm, der vordere Abschnitt und
der hintere Abschnitt unterteilt sind, sodass sie kaum zu einer Zunahme
der freien Länge beitragen. Da ferner das Verhältnis
der Zunahme der freien Länge zu der Änderung der
Dicke bei ungefähr 3 mm allmählich klein wird,
sind ungefähr 2 bis 5 mm in der Umgebung von 3 mm wirkungsvoll.
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Die
obere Grenze der Dicke T entspricht im Wesentlichen einer Abmessung
zwischen einer horizontalen Linie "c", welche durch den am stärksten ausgesparten,
höchsten Abschnitt 11B einer Aussparung 11A verläuft,
die an der inneren Wand des dünnen Wandabschnitts 11 ausgebildet
ist, und der Bodenfläche des Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C.
Wenn die obere Fläche des Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C nach
oben durch die horizontale Linie "c" hindurch läuft, so
wirkt der den Schwingungseingabeabschnitt 44 umlaufende
Abschnitt nicht als der Begrenzungsabschnitt 12B, sodass
die Federcharakteristiken des Isolators instabil werden, In dieser
Ausführungsform beträgt die obere Grenze ungefähr
7 mm.
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5 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Beanspruchung/Dehnung
(%) gegenüber den Änderungen der Dicke des dicken Wandabschnitts 12 sowie
die Rate (%) der Änderung der zulässigen Frequenz
zeigt. Gezeigt sind Ergebnisse, welche durch Belastungstests bis
zum Auftreten eines Nachteils, wie etwa einem Bruch oder dgl., in
dem Begrenzungsabschnitt 12B erhalten wurden, wenn das
Maschinenlager 1 durch wiederholte Schwingungen in Bezug
auf jede Dicke angeregt wurde. Die zulässige Frequenz bezeichnet
die Schwingungsanregungsfrequenz (eine Größenordnung
des Faktors eine Million), bis zum Auftreten des Nachteils, wie
etwa eines Bruchs oder dgl. Die Rate der Änderung der zulässigen
Frequenz bezeichnet die Rate der Zunahme oder der Abnahme der zulässigen
Frequenz.
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Wenn
z. B. die Dicke 1,5 mm beträgt, so beträgt die
Dehnung 31%. Auf Basis der zulässigen Frequenz beträgt
dann die Rate der Änderung der zulässigen Frequenz 1.
Wenn die Dicke 3 mm beträgt, so nimmt die Dehnung um etwa
20% ab und die Rate der Änderung der zulässigen
Frequenz wird um 200% oder mehr verbessert. Wenn ferner die Dicke
5 mm beträgt, so nimmt die Dehnung einen Wert von 22% an,
welcher um ungefähr 30% im Vergleich zur Dicke von 1,5
mm reduziert ist, und die Rate der Änderung der zulässigen
Frequenz nimmt einen Wert etwas unterhalb von 270% an. D. h. es
wird ersichtlich, dass die Abnahme der Dehnung eine bemerkenswerte Änderung
der Verbesserung der Haltbarkeit verursacht.
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Wie
aus diesem Graphen ersichtlich ist, erreichen die Kurve der Dehnung,
welche nach rechts hin abfällt, sowie die Kurve der Rate
der Änderung der zulässigen Frequenz, welche nach
rechts hin ansteigt, in Bezug auf die, Dicke der horizontalen Achse jeweils
einen ersten Wendepunkt P1 bei ungefähr 1,7 mm Dicke, überschneiden
sich dann jeweils bei ungefähr 2 mm Dicke und erreichen
anschließend jeweils einen zweiten Wendepunkt P2 bei ungefähr
3 mm Dicke. Zwischen dem ersten Wendepunkt P1 und dem zweiten Wendepunkt
P2 tritt ein scharfer Anstieg der Rate der Änderung der
zulässigen Frequenz in Bezug auf die Änderung
der Dicke auf, während es zu einem scharfen Abfall der
Dehnung kommt, sodass eine Relaxation der Dehnung verursacht wird,
welche eine Zunahme der Dauerhaltbarkeitsfrequenz bedeutet. In diesem
Bereich wird der Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C von
der Begrenzung durch den Schwingungseingabeabschnitt gelöst,
sodass er sich in einem frei beweglichen Zustand befindet.
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Wenn
die Dicke kleiner ist als 1,7 mm, so erreichen die Rate der Änderung
der zulässigen Frequenz und die Dehnung nicht den ersten
Wendepunkt P1 und ändern sich bezüglich der Dickenänderung
langsam. In diesem Zustand ist der Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C in
einem frei unbeweglichen Zustand, da er durch den Schwingungseingabeabschnitt 4 zurückgehalten
wird. Wenn ferner die Dicke größer wird als 3
mm, so ändern sich die Rate der Änderung der zulässigen
Frequenz sowie die Dehnung allmählich langsam jenseits
des zweiten Wendepunkts P2 in Bezug auf die Dickenänderung. Da
dementsprechend trotz eines Beitrags zur Verbesserung der Haltbarkeit
die freie Bewegung des Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C bereits
im ausreichenden Maße sichergestellt ist, nimmt die Rate
einer Wirkung in Bezug auf die Änderung der Dicke allmählich
ab.
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6 ist
ein Graph, welcher dynamische Eigenschaften des Maschinenlagers 1 zeigt,
um Einstellungen eines jeden von Resonanzpunkten des Maschinenlagers
anzugeben, wobei die horizontale Achse eine Frequenz (Hz) zeigt
und die vertikale Achse eine dynamische Federkonstante K·(N/mm) sowie
eine Phase P (Grad) zeigt. Ferner zeigt der Graph einen Bereich
von ungefähr 100–1000 Hz von Frequenzen der eingegebenen
Schwingung in den mittleren und hohen Frequenzbereichen. Daher ist hier
nicht die Flüssigkeitssäulenresonanz durch den Öffnungskanal 18 gezeigt,
welche in einem niedrigen Frequenzbereich auftritt.
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Wie
aus der Phasenkurve auf der oberen Seite ersichtlich ist, treten
in dieser Zeichnung die Resonanzen A–E in einer Reihenfolge
der Zunahme der Frequenz in den mittleren und hohen Frequenzbereichen
auf. Das Bezugszeichen A bezeichnet die Lochresonanz, erzeugt durch
das erste Loch 95, das Bezugszeichen B bezeichnet die erste
Resonanz durch den dünnen Wandabschnitt 11, das
Bezugszeichen C bezeichnet die Membranresonanz, erzeugt durch das
elastische Membranelement 24, das Bezugszeichen D bezeichnet
die zweite Resonanz durch den dünnen Wandabschnitt 11 und
das Bezugszeichen E bezeichnet die Membranresonanz durch den dicken
Wandabschnitt 12.
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Im Übrigen
wird in dem Fall, in welchem wie hier die Resonanzpunkte gehäuft
auftreten, ein bestimmter Resonanzpunkt durch einen anderen Resonanzpunkt
beeinflusst. Daher ist jeder der Resonanzpunkte ein solcher (im
Folgenden als Verbund bezeichnet), der durch Zusammensetzung mit
anderen Resonanzen gebildet ist. Dieser Verbund dient dazu, dass
die benachbarten Resonanzpunkte nivelliert/angepasst werden, wenn
sich diese Punkte ausreichend weit voneinander entfernt befinden,
während diese Punkte verstärkt werden können,
wenn sie übermäßig nah aneinander heranrücken.
Daher behalten sie in dieser Ausführungsform einen Abstand
von 100 Hz oder mehr voneinander bei. Während insbesondere
die Membranresonanz (C) durch das elastische Membranelement 24 und
die zweite Membranresonanz (D) aufgrund der Einstellungen der Federelastizität
in benachbarten Positionen und im engsten Zustand erzeugt werden,
ist ein Abstand von 100 Hz oder mehr zwischen C und D vorgesehen.
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Auf
der unteren Seite der Zeichnung sind die dynamischen Federcharakteristiken
gezeigt, wobei verbundene Ergebnisse der Resonanzpunkte A–E gezeigt
sind. Wie aus den Charakteristiken ersichtlich ist, werden die mittleren
und hohen Frequenzbereiche in einem vergleichsweise niedrigen dynamischen
Federzustand nivelliert, indem jeder der Resonanzpunkte in der oben
genannten Reihenfolge erzeugt wird, wodurch es ermöglicht
wird, geeignete dynamische Charakteristiken zu erhalten. Diese Nivellierung
wird dann dadurch sichergestellt, dass der Abstand von 100 Hz oder
größer zwischen benachbarten Resonanzpunkten aufrecht
erhalten wird.
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Ferner
ist die Reihenfolge des Auftretens der Resonanzen für die
obige Nivellierung wichtig. Durch Einfügen der Membranresonanz
C durch das elastische Membranelement 24 zwischen den Membranresonanzen
B und D durch den dünnen Wandabschnitt 11 tritt
jede der Membranresonanzen B–E bei einem geeigneten Abstand
auf, sodass die Einstellung zur Realisierung der Nivellierung aller
Resonanzen in einfacher Weise durchgeführt werden kann.
Wenn daher diese Reihenfolge geändert wird, so kann ein
Problem dahingehend verursacht werden, dass die Federeinstellung
zwischen den eine Membranresonanz erzeugenden Abschnitten schwierig
wird. In Bezug auf die Federeinstellung dieser Membranresonanz ist
außerdem die Einstellung der Federkonstante des elastischen
Membranelements 24 wichtig. Wird das elastische Membranelement 24 zur
Erhöhung der Federkonstante zu stark gehärtet,
so wird der Abstand zur zweiten Membranresonanz D durch den dünnen
Wandabschnitt 11 verkleinert, sodass sich der Verstärkungsverbund
entwickelt. Daher muss die Federeinstellung des elastischen Membranelements 24 unter
Berücksichtigung einer Balance mit beiden benachbarten
Resonanzpunkten B und D korrekt ausgeführt werden.
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Als
Nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform
erläutert. Wenn in 2 das Maschinenlager 1 an
der Fahrzeugkarosserie installiert ist, so wird Druck auf den Schwingungseingabeabschnitt 4 ausgeübt
und dieser wird durch die Ausgangslast von der Maschine nach unten
bewegt, sodass der elastisch verformte Abschnitt des Isolators 3,
der sich zwischen dem oberen Abschnitt des inneren metallischen
Zylinderelements 13 und dem Schwingungseingabeabschnitt 4 befindet,
anfänglich aus dem nach oben geneigten Querschnitt in eine
im Wesentlichen horizontale Konfiguration verformt wird, wie sie mit
gestrichelten Linien dargestellt ist.
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Wenn
in diesem Zustand eine Schwingungseingabe auf den Schwingungseingabeabschnitt 4 in vertikaler
Richtung stattfindet, so wird eine hauptsächlich aus der
Scherung gebildete elastische Verformung in dem elastisch verformten
Abschnitt des Isolators 3 hervorgerufen, während
die hauptsächlich aus Kompression und Zug gebildete elastische
Verformung in der horizontalen Richtung hervorgerufen wird. Außerdem
wird durch die Existenz des dünnen Wandabschnitts 11 die
Feder (Konstante) Z in der vertikalen Richtung kleiner. Dementsprechend
nimmt das Federkonstantenverhältnis von X und Y zu Z beträchtlich
zu. Dieses Maschinenlager ist nämlich in einem solchen
Zustand konfiguriert, dass die Federkonstante in der horizontalen
Richtung größer ist als die in der vertikalen
Richtung.
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In 3 wird
die Schwingungseingabe in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
als Teil der Schwingungseingabe in der horizontalen Richtung durch
die elastische Verformung des dicken Wandabschnitts 12 kontrolliert,
welche hauptsächlich aus der Kompression und dem Zug in
der Längsrichtung desselben gebildet ist, während
die Schwingungseingabe in der Rechts-Links-Richtung durch die elastische
Verformung durch Verbiegen hauptsächlich des dicken Wandabschnitts 12 in
der Richtung, die sich mit der Längsrichtung in rechten
Winkeln trifft, kontrolliert wird. Ferner wird in der Rechts-Links-Richtung
der Wert der Feder Y durch das Vorhandensein der dünnen
Wandabschnitte 11, 11 kleiner als die Federkonstante
X. Dementsprechend wird die Federkonstante in jeder der Richtungen
so eingestellt, dass es zu einer Tendenz X > Y > Z
kommt.
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Der
dicke Wandabschnitt 12 entwickelt nämlich die
elastische Verformung, die hauptsächlich aus dem Zug und
der Kompression zwischen dem äußeren peripheren
Abschnitt 12A und dem zentralen Begrenzungsabschnitt 12B in
Bezug auf die Schwingungseingabe der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
aufgebaut ist. Da dann der dicke Wandabschnitt 12 größere
Dicke aufweist und die Kraft auf beide Enden in Längsrichtung
ausgeübt wird, wird die Federkonstante X in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
am größten und weist das Federkonstantenverhältnis
von 1,5 oder mehr im Vergleich zur Federkonstante Z in der vertikalen
Richtung auf. Jedoch ist es selbst in dem Isolator, in welchem die
Federkonstante in der horizontalen Richtung größer
ist, wie hier, bevorzugt, dass das Federkonstantenverhältnis
von X zu Z in Bezug auf die Gesamtbalance in der Größenordnung von
1,0–1,7 liegt.
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Während
die Schwingungseingabe in der Rechts-Links-Richtung durch die elastische
Verformung des dicken Wandabschnitts 12 und der dünnen Wandabschnitte 11 kontrolliert
wird, wirkt hauptsächlich die Verbiegung des dicken Wandabschnitts 12, da
die Federkonstante des dünnen Wandabschnitts 11 gering
ist. Daher ist die Federkonstante Y in der Rechts-Links-Richtung
geringfügig kleiner als die Federkonstante in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, und
das Federkonstantenverhältnis von Y zu Z wird auf 1,0 oder
mehr eingestellt und kleiner als das Federkonstantenverhältnis
X zu Z.
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Da
ferner der dicke Wandabschnitt 12 im Wesentlichen in Bandform
gebildet ist, sind die Breiten "a" des äußeren
Begrenzungsabschnitts 12A und des zentralen Begrenzungsabschnitts 12B identisch und
die Breite des Zwischenabschnitts ist im Wesentlichen konstant,
wobei keine zu starke Abweichung der Steifigkeit in der Längsrichtung
verursacht wird. Daher entwickelt sich die elastische Verformung
in Bezug auf die Eingabe in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
gleichmäßig über den gesamten dicken
Wandabschnitt 12 hinweg und es kommt nicht zu einer Spannungskonzentration
in dem spezifischen Bereich, wie etwa dem zentralen Bereich usw. Das
Vermeiden der Spannungskonzentration in Bezug auf den dicken Wandabschnitt 12 wird
in ähnlicher Weise in der elastischen Verformung des dicken Wandabschnitts 12 in
jeder vertikalen Richtung sowie Rechts-Links-Richtung sichergestellt.
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Da
zusätzlich der Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C,
welcher die Oberseite des Schwingungseingabeabschnitts 4 abdeckt,
in dem zentralen Bereich des dicken Wandabschnitts 12 vorgesehen ist
und die Dicke des Starrkörperabdeckungsabschnitts 12C auf
1,7 mm oder größer gesetzt ist, ist der Starrkörperabdeckungsabschnitt 12C ohne
Einschränkung durch den Schwingungseingabeabschnitt 4 frei
beweglich, um die freie Länge der elastischen Verformung
des dicken Wandabschnitts 12 zu vergrößern,
wodurch die Dehnung in dem zentralen Begrenzungsabschnitt 12B beachtlich
relaxiert werden kann. Dementsprechend kann die Haltbarkeit des
dicken Wandabschnitts 12 gegenüber der kontinuierlich
wiederholten elastischen Verformung selbst in einer Struktur, in
der die dünnen Wandabschnitte 11 vorgesehen sind,
verbessert werden.
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Da
ferner in dem Isolator 3, welcher den dünnen Wandabschnitt 11 aufweist,
die Federkonstante X und die Federkonstante Y in der horizontalen
Richtung größer gesetzt werden können
als die Federkonstante Z in der vertikalen Richtung, nämlich
aufgrund der Verbesserung der Haltbarkeit des dicken Wandabschnitts 12,
wie vorstehend beschrieben, können die Verbesserung des
Federverhältnisses und die Verbesserung der Haltbarkeit
gleichzeitig erzielt werden. Ferner kann die Freiheit der Federkonstanteneinstellung
für X, Y und Z in den drei Richtungen, die sich in rechten
Winkeln treffen, erhöht werden.
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Ferner
ist der obige dicke Wandabschnitt geeignet für eine Struktur
wie diese Ausführungsform anwendbar, bei welcher der Isolator 3 durch
die Abwärtsbewegung des Schwingungseingabeabschnitts 4 bei
Ausübung der Anfangslast auf diesen im Wesentlichen horizontal
wird, und die elastische Verformung in der horizontalen Richtung
bei hohem Federwert hauptsächlich durch Kompression und
durch Zug entwickelt wird.
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Da
außerdem die dünnen Wandabschnitte 11 von
halbkreisförmiger Form im Wesentlichen symmetrisch über
den dicken Wandabschnitt 12 angeordnet sind, können
die dünnen Wandabschnitte 11 von vergrößerter
Größe sein und das Federkonstantenverhältnis
zwischen der Federkonstante X in der Längsrichtung des
dicken Wandabschnitts 12 und der Federkonstante Y in der
Rechts-Links-Richtung, welche sich in rechten Winkeln mit dieser
treffen, kann markant variiert werden. Wenn der dicke Wandabschnitt 12 zur
Zeit eines am Fahrzeug montierten Zustands in Vorwärts-Rückwärts-Richtung ausgerichtet
ist, so ist es zusätzlich leicht möglich, die
Federkonstante X in Vorwärts-Rückwärts-Richtung
zu vergrößern.
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Da
ferner, wie in 6 gezeigt, die Lochresonanz
A durch das erste Loch 25, die erste Membranresonanz B
durch die dünnen Wandabschnitte 11, die Membranresonanz
C durch das elastische Membranelement 24, die zweite Membranresonanz
D durch den dünnen Wandabschnitt 11 und die Membranresonanz
E durch den dicken Wandabschnitt 1 in dieser Reihenfolge
nach Maßgabe einer Erhöhung der Frequenz der eingegebenen
Schwingung in den mittleren und hohen Frequenzbereichen erzeugt
werden, können die extensiven dynamischen Eigenschaften
in den mittleren und hohen Frequenzbereichen nivelliert werden,
um eine Verbesserung der dynamischen Charakteristiken zu ermöglichen.
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Indem
dann die Membranresonanz C durch das elastische Membranelement 24 zwischen
den Membranresonanzen B und D durch den dünnen Wandabschnitt 11 angeordnet
wird, ist es möglich, jede der Membranresonanzen B–E
so einzustellen, dass sie in geeigneten Abständen auftreten,
um eine insgesamte Nivellierung zu realisieren. Zusätzlich gibt
es Fälle, in welchen die dynamischen Charakteristiken dazu in
der Lage sind, durch Einstellen der Resonanzpunkte der Lochresonanz
und jeder der Membranresonanzen nivelliert zu werden und zwar selbst
dann, wenn die oben genannte Reihenfolge des Auftretens der Mehrzahl
von Resonanzen geändert wird. Wenn demzufolge diese fünf
Arten von Resonanzen A–E in vorbestimmten Frequenzabständen auftreten,
ohne an der Reihenfolge des Auftretens festzuhalten, wodurch die
gesamten dynamischen Charakteristiken nivelliert werden, so können
die dynamischen Charakteristiken in den mittleren und hohen Frequenzbereichen
stark verbessert werden.
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Wenngleich
die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben
wurde, so ist es doch selbstverständlich, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt ist, sondern Veränderungen und Anwendungen
verschiedener Art innerhalb des Inhalts und der Idee der Erfindung
möglich sind. Beispielsweise ist das Federkonstantenverhältnis
zwischen X und Y nicht notwendigerweise X > Y. X = Y oder X < Y kann nach Maßgabe der Bedingungen
der Verwendung frei eingestellt werden. Ferner kann eine solche Richtungseigenschaft
der Feder frei eingestellt werden. Die Eingaberichtung der Hauptschwingung kann
nämlich in jeder Richtung aus vertikaler Richtung, Vorwärts-Rückwärts-Richtung
und Rechts-Links-Richtung festgelegt sein und andere zwei Richtungen,
welche sich in rechten Winkeln treffen, können nach Maßgabe
der Hauptschwingungseingaberichtung korrekt bestimmt werden.
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Wenn
der dicke Wandabschnitt 12 darüber hinaus in Kreuzform
ausgebildet ist, sodass er sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung
sowie in Rechts-Links-Richtung erstreckt, so ist es möglich, die
Federkonstante in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
sowie in der Rechts-Links-Richtung zu erhöhen. Die Breite
und Dicke des dicken Wandabschnitts 12 kann frei eingestellt
werden. Außerdem kann die Form, die Anzahl und die Dicke
des dünnen Wandabschnitts 11 frei gewählt
werden und er kann beispielsweise in einer im Wesentlichen elliptischen Form
gebildet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene
Arten von Schwingungsisolationsvorrichtungen für Fahrzeuge
oder anderes angewendet werden. In dem Fall, in welchem die vorliegende
Erfindung auf ein Fahrzeug angewendet ist, kann sie für
verschiedene andere Zwecke als für ein Maschinenlager verwendet
werden. Die Schwingungsisolationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist nicht auf die abgedichtete Flüssigkeitsschwingungsisolationsvorrichtung
beschränkt, sondern kann auf eine solche angewendet werden,
die keine Flüssigkeit verwendet, z. B. indem die Flüssigkeit
aus der flüssigkeitsdichten Struktur entfernt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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