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Die Erfindung betrifft eine Schwingungsisolationsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Verwendung in einem Maschinenlager oder dgl. für Kraftfahrzeuge.
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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
JP-2000-186739 A ).
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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, so dass 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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Die
DE 698 27 247 T2 zeigt eine Schwingungsisolationsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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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, wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß Anspruch 1 angegeben.
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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, so dass 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 Hauptflüssigkeitskammer 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 Hauptflüssigkeitskammer 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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Die Breite und Dicke des dicken Wandabschnitts 12 kann frei eingestellt werden. Außerdem kann die Form 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.
