DE4110601A1

DE4110601A1 - Schwingungsisoliereinrichtung

Info

Publication number: DE4110601A1
Application number: DE19914110601
Authority: DE
Inventors: Zenji Nakajima; Yoichi Shimahara
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyo Tire Corp
Priority date: 1990-04-03
Filing date: 1991-04-02
Publication date: 1991-10-10
Anticipated expiration: 2011-04-03
Also published as: DE4110601C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsisoliereinrichtung zum Einsetzen zwischen einen schwingenden und einen in Schwingung versetzenden Körper zum Verhindern der Übertragung von Schwingungen. Insbesondere betrifft sie Verbesserungen in einer Montageanordnung für eine zwischengelegte piezo elektrische Einlage in einer Schwingungsisoliereinrichtung mit einer solchen Einlage.

Die japanischen Patentveröffentlichungen 63 53 617 und 63 2 61 300 beschreiben eine Technologie, bei der eine piezoelek trische Einlage oder ein piezoelektrisches Stellglied als Zwischenstück in einer vorbestimmten Position einer Dämp fungseinrichtung verwendet wird, die zwischen zwei Körper eingefügt ist, die ein schwingendes System bilden. Die piezoelektrische Einlage wird mit Hilfe von Daten ange steuert, die durch einen Beschleunigungssensor und einen Lastsensor ermittelt werden.

In den vorstehend angegebenen Veröffentlichungen über eine solche Schwingungsisoliertechnologie ist jedoch nichts über die Art und Weise ausgesagt, wie eine derartige zwischen gelegte piezoelektrische Einlage oder ein piezoelektrisches Stellglied sicher angebracht wird.

Wenn die Schwingungsisoliereinrichtung für einen Fahrzeug motor über eine solche piezoelektrische Einlage zu instal lieren ist, ist es erforderlich, die piezoelektrische Ein lage aus Sicherheitsgründen sicher zu positionieren. Bei den herkömmlichen Befestigungsarten kann jedoch nicht erwartet werden, daß die piezoelektrische Einlage ihre Funktion rich rig ausübt. Es ist ein Verfahren bekannt, das in Fig. 12A dargestellt ist, bei dem eine piezoelektrische Einlage fest dadurch angebracht wird, daß sie auf ein Montageteil gebon det wird, das zwischen einem schwingenden Körper b und einem Körper c, bei dem Schwingungen zu vermeiden sind, angebracht ist. Bei diesem Verfahren führen die Schwingungen in verti kaler Richtung zu einem fortschreitenden Lösen der Bondstel le, wobei die gewünschte Funktion des piezoelektrischen Zwischenteils a allmählich verlorengeht. Darüber hinaus ist die Bondstelle empfindlich auf Dreh- und Seitenkräfte und ist daher in der Praxis von wenig Nutzen. Auch werden Ver schraubungen verkompliziert.

Um die vorstehend genannten Nachteile zu umgehen, könnte daran gedacht werden, eine piezoelektrische Einlage zwischen einem schwingenden Körper b und einem Schwingungen isolie renden Körper c anzuordnen und die drei Teile als Einheit mit Hilfe einer Befestigungsschraube d zu befestigen. Die Befestigungsschraube d würde dann jedoch die Ausdehnung und Kontraktion der piezoelektrischen Einlage begrenzen und da mit die Funktionsfähigkeit der piezoelektrischen Einlage halbieren.

Wenn ein elastisches Teil e zwischen eine piezoelektrische Einlage a und einen schwingenden Körper b eingefügt wird, wird zwar die Expansion und Kontraktion der piezoelektri schen Einlage a nicht beschränkt, jedoch beeinflußt die elastische Verformung des elastischen Teils die Auswirkung der piezoelektrischen Einlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwingungs isoliersystem anzugeben, das maximales Ausnutzen des Effekts eines Teils aus piezoelektrischen Material, d. h. einer pie zoelektrischen Einlage, gewährleistet, insbesondere eine Schwingungsisoliereinrichtung, die einen verbesserten Schwingungsisoliereffekt aufgrund einer verbesserten Anbrin gungsart für die piezoelektrische Einlage gewährleistet und dabei kompakt und standfest ist, Massenherstellung zugäng lich ist und einfach angebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schwingungs isoliereinrichtung gelöst, die zwischen einen schwingenden Körper und einen in Schwingung versetzten Körper einzufügen ist, welche Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß min destens einer der beiden Körper mit einer Schwingungsiso liereinheit verbunden ist, die mit Hilfe einer Befestigung gegen ihn drückt, mit einer zwischengelegten piezoelektri schen Einlage, wobei die Befestigung eine vorgegebene Feder konstante [K] aufweist oder sie dazu in der Lage ist, piezo elektrische Verschiebung auszuüben.

Der Begriff "Befestigung" bedeutet dabei die gesamte Anord nung einer Befestigungsschraube, eines elastischen Teils oder einer piezoelektrischen Einlage und einer Schraube, einschließlich einer flachen Unterlagscheibe in besonderen Fällen. Der Begriff "vorgegebene Federkonstante [K]" bedeu tet die Federkonstante einer solchen Befestigungsanordung insgesamt, jedoch ohne den Fall eines piezoelektrischen statt des elastischen Teils. Da jedoch die Teile neben dem elasti schen Teil feste Körper sind, ist die Federkonstante des elastischen Teils der bestimmende Faktor in der vorgegebenen Federkonstante [K] der Befestigungsanordnung insgesamt.

Die Federkonstante [K] kann einfach mit Hilfe der folgenden Formel (1) gefunden werden, die unter Bezugnahme auf Fig. 6 aufgestellt ist, die die Kraft-Verschiebungs-Beziehung für eine piezoelektrische Einlage bei sich ändernder Spannung darstellt.

[K] Lmax (1/Dr - α/Dmax) (1)

wobei
Lmax: maximale Ausgangskraft der piezoelektrischen Einlage
Dmax: maximale Verschiebung der piezoelektrischen Einlage
Dr: erforderliche Verschiebung der piezoelektrischen Einlage
L₁: Summe der Belastungskraft und der Befestigungs kraft, die auf die piezoelektrische Einlage wir ken
τ_D = Dr/Dmax, τ_L = L1/Lmax, τ = τ_L/τ_D
τ 1, α = 1
τ1, α=τ

Bei einer Schwingungsisoliereinrichtung, wie einer erfin dungsgemäßen, bei der eine piezoelektrische Einlage an einer Schwingungsisoliereinheit an einer Stelle angeordnet ist, mit der diese gegen einen schwingenden Körper drückt, wird eine Spannung so an die piezoelektrische Einlage angelegt, daß diese Schwingungen entgegengesetzter Phase zu denen des schwingenden Körpers erzeugt, wodurch sich die Schwingungen im wesentlichen aufheben.

In einem Schwingungsisoliersystem, in dem eine piezoelektri sche Einlage an der Stelle einer Schwingungsisoliereinheit angebracht ist, mit der diese in den gegen in Schwingung versetzten Körper drückt, wird eine solche Spannung an die piezoelektrische Einlage gelegt, daß diese mit einer Phase schwingt, die der Phase der Schwingung entgegengesetzt ist, die auf die Schwingungsisoliereinrichtung übertragen wird.

In einem Schwingungsisoliersystem, bei dem eine piezoelek trische Einlage an beiden Stellen angeordnet ist, mit denen gegen das schwingende bzw. das in Schwingung versetzte Teil gedrückt wird, können die in den vorstehenden Absätzen be schriebenen Funktionen gemeinsam angewendet werden. Statt dessen kann die Anordnung auch so sein, daß die übertragenen Schwingungen von der piezoelektrischen Einlage auf der Seite des in Schwingung versetzten Körpers festgestellt werden und rückgekoppelt werden, um die übertragenen Schwingungen mit Hilfe der piezoelektrischen Einlage auf der Seite des schwingenden Körpers zu minimieren.

Die piezoelektrische Einlage wird über eine elastische Un terlagscheibe befestigt, die an einer vorgegebenen Stelle eingefügt wird. Fig. 5 zeigt Befestigungszusammenhänge bei einer solchen Anordnung als dynamisches Modell.

Die Schwingungen des schwingenden Körpers werden durch die Schwingungen der piezoelektrischen Einlage aufgehoben. Um eine für die Schwingung der piezoelektrischen Einlage aus reichende Amplitude erzielen zu können, ist es erforderlich, daß die Federkonstante der Befestigung innerhalb eines vor gegebenen Bereichs liegt, der mit den Charakteristiken der piezoelektrischen Einlage verknüpft ist. Die Kraft-Verschie bungs-Beziehung für die piezoelektrische Einlage, die ein piezoelektrisches Teil ist, wird im allgemeinen mit Hilfe der angelegten Spannung als Parameter ausgedrückt, wie in Fig. 6 dargestellt.

Genauer gesagt, wird die Einlage zu einem Punkt D verscho ben, wenn eine Belastungskraft und eine Befestigungskraft auf die piezoelektrische Einlage in einem Ausgangszustand von 0 Volt wirken. Da die der Spannung unterworfene piezo elektrische Einlage sich ausdehnen muß, um die Federkonstante der Befestigung entgegenzuwirken, wirkt sie entlang der Li nie DF. Die Maximalamplitude, die dabei erzielt wird, ist Dr (=DE). Anders gesagt, wenn die erforderliche Verschiebung der piezoelektrischen Einlage, d. h. ihre Amplitude, Dr ist, darf die Federkonstante der Befestigung nicht größer als EF/DE sein. Wenn die Federkonstante größer ist als dieser Wert, wird, z. B. der Punkt F durch den Punkt F′ im Bereich II ersetzt ist, so daß die zulässige Verschiebung, d. h. die Am plitude, der piezoelektrischen Einlage D′e (=DE′) ist, was gerade der erforderlichen Verschiebung entspricht. Die vor stehend angegebene Beziehung wird durch die Formel (1) aus gedrückt.

Statt des genannten elastischen Teils, das eine elastische Unterlagscheibe ist, kann auch eine Befestigung verwendet werden, die piezoelektrische Verschiebung ausführen kann, d. h. ein piezoelektrisches Teil oder eine piezoelektrische Unterlagscheibe. In diesem Fall kann die äquivalente Feder konstante dadurch verringert werden, daß die piezoelektri sche Unterlagscheibe mit umgekehrter Phase im Vergleich zu derjenigen der piezoelektrischen Einlage in Schwingung ver setzt wird. Wenn die piezoelektrische Unterlagscheibe mit der umgekehrten Phase und derselben Amplitude wie die piezo elektrische Einlage in Schwingung versetzt wird, kann die äquivalente Federkonstante unabhängig von starken Befesti gungskräften Null werden, wodurch es ermöglicht wird, daß die piezoelektrische Einlage ihre mögliche Wirkung voll aus übt.

Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Wirkungen:

1) Die piezoelektrische Einlage kann auf einfache Weise an vorhandenen Schwingungsisolierbefestigungen z. B. dadurch angebracht werden, daß sie in Form einer Unterlagscheibe an einer vorgegebenen Stelle des Schwingungsisoliersystems zwi schengelegt wird, oder sie in einer Aussparung in einem Me tallteil des Systems untergebracht wird. Diese Vorgehens weise erfordert kein kompliziertes Umkonstruieren und ist universell anwendbar.

(2) Wenn in der Vergangenheit eine Gegenmaßnahme gegen Hoch frequenzschwingungen ergriffen wurde, waren Maßnahmen gegen tiefe Frequenzen erschwert, und die Systemlebensdauer wurde erniedrigt. Um diese nachteiligen Effekte auszuschließen, waren aufwendige strukturelle Abänderungen erforderlich. Bei der Erfindung sind derartige Änderungen jedoch nicht erfor derlich, aber es kann dennoch die Systemwirkung im Hochfre quenzbereich, wo die Wirkung bei bekannten Systemen beson ders schlecht war, ohne nachteilige Auswirkung auf den Nie derfrequenzbereich verbessert werden.

(3) Die piezoelektrische Einlage ist stabil, einfach im Auf bau und ihrer Struktur, und sie kann direkt die Schwingungs isoliereinrichtung in Schwingung versetzen. Daher ist sie nicht nur stabil und standfest, um dauerhafte Wirkung zu ge währleisten, sondern sie ist auch in ihrer Anwendung univer sell, da sie einfach an vorhandene Anordnungen angebracht werden kann.

(4) Das elastische Teil oder die piezoelektrische Unterlag scheibe mit der vorgegebenen Federkonstante stehen nicht in direktem Kontakt mit der piezoelektrischen Einlage, sondern sie sind an einer Fläche gegenüber der Fläche mit der piezo elektrischen Einlage angebracht und durch eine Schraube be festigt. Daher besteht der Nachteil des Anbringens der pie zoelektrischen Einlage durch Bonden nicht, weswegen die Wir kung der piezoelektrischen Einlage ohne Nachteile voll aus genutzt werden kann. Darüber hinaus absorbiert die Feder kraft des elastischen Teils oder die Schwingung der piezo elektrischen Unterlagscheibe einen Teil der Schwingungen des schwingenden Körpes und derjenigen des in Schwingung ver setzten Körpers, was dabei hilft, das erforderliche Aus gleichsvermögen der piezoelektrischen Einlage zu verringern, was wiederum verringerte Mengen an piezoelektrischem Mate rial und damit erhöhte Wirtschaftlichkeit zur Folge hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 bis 4 sind Längsschnitte durch verschiedene Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung;

Fig. 5 und 6 sind Diagramme, die eine Kraft-Verschiebungs- Beziehung darstellen, wie sie zum Bestimmen der Federkon stante gemäß der Erfindung dient;

Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungs beispiel der Erfindung;

Fig. 8A ist eine Draufsicht auf dasselbe Ausführungsbei spiel;

Fig. 8B ist ein Längsschnitt durch den wichtigsten Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 8C ist eine Draufsicht auf dasselbe Ausführungsbei spiel;

Fig. 9 und 9A sind Diagramme, die denjenigen der Fig. 6 bzw. 5 entsprechen, wobei tatsächliche Werte eingesetzt sind;

Fig. 10A bis 10F sowie Fig. 10A und 11B sind Diagramme, die Steuerungssysteme für eine piezoelektrische Einlage und eine piezoelektrische Unterlage darstellen, wobei letztere zu einer Befestigung gehört, die gemäß der Erfindung piezoelek trische Verschiebung ausführen kann; und

Fig. 12A bis 12C sind Diagramme, die die Befestigungsart eines piezoelektrischen Stellglieds bei bekannten Dämpfungs einrichtungen zeigen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß dem die Erfindung auf eine abgedichtete Maschinenbefestigung vom Fluidtyp an gewendet ist. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Schwin gungsisolierbasis auf einem Elastomer wie Gummi. Diese bil det eine umgebende Wand für einen ersten Fluidraum 8a, der im folgenden beschrieben wird. Fest mit der Basis 1 ist ein Befestigungsmetall 2 verbunden, das eine Befestigungsschrau be 2a trägt. Mit Hilfe dieser Befestigungsschraube 2a ist die Basis 1 mit einem Befestigungsrahmen M₁ eines schwingen den Körpers verbunden, der zu tragen ist, wie mit einem Fahrzeugmotor. Eine äußere Metallhülse 3 erstreckt sich in Form eines Zylinders von der Basis 1 nach unten und ist mit dem abgeschrägten unteren Rand der Basis 1 verbunden.

Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Aufnahmemetall mit einem konkaven Abschnitt, der eine Befestigungsschraube 4a zum Be festigen an einem Fahrgestell, Rahmen oder dergleichen trägt. Dieses Aufnahmemetall 4 weist ein offenes Ende 4b auf, das in das untere Ende der Hülse 3 eingreift und diese mit Hilfe eines geeigneten Befestigungsmittels festhält, z. B. durch eine Verstemmung. Die untere Öffnung der Hülse 3 wird durch eine Membran 5 aus einem flexiblen Metall ver schlossen. Eine innere Kammer, die durch die Membran 5 und die Basis 1 umschlossen wird, ist abgedichtet und mit einem Fluid 6 gefüllt. Diese innere Kammer wird durch eine Zwi schenplatte 7 in einen ersten Fluidraum 8a und einen zweiten Fluidraum 8b unterteilt. Die Zwischenplatte 7 ist an die innere Umfangswand der Hülse 3 angepaßt. Der äußere Umfangs rand der Zwischenplatte 7 und die Umfangskante der Membran 5 werden dicht zwischen dem Aufnahmemetall 4 und der Hülse gehalten, wodurch die zwei Fluidräume 8a und 8b abgedichtet gehalten werden. Die Zwischenplatte 7 ist zentrisch mit ei ner Öffnung 9 versehen, durch die Fluid 6 zwischen den bei den Fluidräumen 8a und 8b ausgetauscht werden kann.

Im obigen System bilden die Schwingungsisolierbasis 1, die Metallhülse 3 und das Aufnahmemetall 4 eine Schwingungsiso liereinheit. Eine solche Schwingungsisoliereinheit ist an allen Befestigungsrahmen M₁ und M₂ am schwingenden Körper bzw. am in Schwingung versetzten Körper angebracht.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine erste und eine zweite piezoelektrische Einlage 10, 11 in das System in vorgegebenen Positionen eingebaut sind. Jede der beiden piezoelektrischen Einlagen 10 und 11 ist eine Platte mit geeigneter Dicke und der Form einer Unter lagscheibe. Die piezoelektrische Einlage 10 drückt gegen die Oberfläche des Befestigungsmetalls 2, die dem Befestigungs rahmen M₁ zugewandt ist. Die piezoelektrische Einlage 11 drückt gegen die Oberfläche des Aufnahmemetalls 4, die dem Befestigungsrahmen M₂ des in Schwingung versetzten Körpers zugewandt ist. Die unterlagscheibenförmigen piezoelektrischen Einlagen 10, 11 sind so ausgebildet, daß die Befestigungs schrauben 2a bzw. 4a jeweils lose hindurch passen. Die pie zoelektrischen Einlagen 10, 11 sind zwischen die Oberflächen der Befestigungsmetalle M₁, M₂ und die zugehörigen Metalle 2 bzw. 4 eingebettet. Die Befestigungsschrauben 2a bzw. 4a erstrecken sich durch die jeweiligen Befestigungsmetalle M₁, M₂, die piezoelektrischen Einlagen 10, 11 und die Metalle 2, 4. Die Befestigungsschrauben 2a, 4a werden mit zugehörigen Muttern über elastische Teile 10′, 11′ befestigt, die je weils eine vorgegebene Federkonstante aufweisen und auf der anderen Seite der Befestigungsrahmen M₁, M₂ liegen als die piezoelektrischen Einlagen 10, 11.

Streng gesprochen ist die Federkonstante [K] gemäß Anspruch 1 nicht die Federkonstante dieses elastischen Teils 10′ oder 11′, sondern diejenige der gesamten Befestigungsanordnung einschließlich der Befestigungsschrauben 2a bzw. 4a, der Mutter und der flachen Unterlagscheibe.

Die piezoelektrische Einlage 10, 11 muß nicht unterlagschei benförmig sein, sondern sie kann auch blockförmig, münzen förmig oder anders ausgebildet sein. In Fig. 1 drücken die piezoelektrischen Einlagen 10 und 11 gegen das Befestigungs metall 2 benachbart zum schwingenden Körper bzw. das Aufnah memetall 4 benachbart zum in Schwingung versetzten Körper. Statt dessen können, wie in Fig. 2 dargestellt, die piezo elektrischen Einlagen 10, 11 teilweise in das Befestigungs metall 2 bzw. das Aufnahmemetall 3 eingebettet sein. Darüber hinaus können die piezoelektrischen Einlagen 10, 11 in die Befestigungsrahmen M₁ bzw. M₂ in einer Art und Weise einge bettet sein, wie sie in den Fig. 7 und 8A dargestellt ist (in Fig. 7 ist das Befestigungsmetall von der Seite der Schwingungsisoliereinheit gesehen dargestellt).

Die Befestigungsposition der Befestigungsschrauben 2a oder 4a ist die Mitte des Befestigungsmetalls 2 bzw. des Aufnah memetalls 4 in Fig. 1. Statt dessen können das Aufnahmeme tall 2 und das Empfangsmetall 4 auch langgestreckt sein, und Befestigungsschrauben können an beiden Enden angebracht sein. Fig. 3 zeigt einen Fall, gemäß dem eine Befestigungs schraube 4a an beiden Enden des Aufnahmemetalls 4 angebracht ist. In beiden Fällen ist es erforderlich, daß die Befesti gung über ein elastisches Teil 10′, 11′ mit vorgegebener Federkonstante erfolgt, das an der Oberfläche liegt, die der Oberfläche des Aufbaus mit der piezoelektrischen Einlage 10, 11 gegenüberliegt.

Das Schwingungsisoliersystem gemäß Fig. 1 ist eine abgedich tete Einrichtung vom Fluidtyp, während das Schwingungsiso liersystem von Fig. 2 die Elastizität eines Gummielementes nutzt. Obwohl nicht dargestellt, kann ein Schwingungsiso liersystem auch die Elastizität von Luft oder jede beliebige andere Schwingungsisoliereinrichtung nutzen.

Die piezoelektrische Einlage 10, 11 besteht aus einem piezo elektrischen Keramikmaterial wie PZT oder einem piezoelek trischen Hochpolymeren PVDF. Abhängig vom jeweiligen Fall kann nur eine der beiden dargestellten piezoelektrischen Einlagen 10, 11 verwendet werden oder beide.

Das elastische Teil, das zum Befestigen der Befestigungs schraube verwendet wird, ist üblicherweise eine elastische Unterlagscheibe wie eine Gummiunterlagscheibe, eine Feder scheibe oder dergleichen. Im Fall einer elastischen Scheibe ist die Federkonstante von erheblicher Bedeutung. Ein Ver fahren zum Bestimmen dieser Konstante wird nun unter Bezug nahme auf die Fig. 7, 8A und 9 erläutert.

Als piezoelektrische Einlagen, die piezoelektrische Teile sind, wurden vier AE0505D16 (5×5×20 mm) Elemente, herge stellt von NEC Corp., pro Satz verwendet und angeordnet, wie durch die Bezugszeichen 10-1, 10-2, 10-3 und 10-4 in den Fig. 7 und 8A anzugeben.

Fig. 9 zeigt die Kraft-Verschiebungs-Beziehung für die pie zoelektrische Einlage mit den genannten vier Elementen pro Satz mit der angelegten Spannung als Parameter, sowie den maximalen Leistungswert. Fig. 9A zeigt ein dymanisches Mo dell des befestigten Teils.

Es wird angenommen, daß als Maschinenbelastung oder als Be lastungskraft 100 kg auf die Maschinenbefestigung pro Ein heit der Schwingungsisoliereinrichtung wirken und daß eine Befestigungskraft von 100 kg durch den Bolzen zum Befestigen ausgeübt wird. Dann wird die piezoelektrische Einlage einer Druckkraft von 200 kg ausgesetzt. Unter der Annahme, daß die angelegte Spannung dabei 0 Volt ist, wird die piezoelektri sche Einlage um 9 µm zusammengedrückt und zum Punkt D ver schoben.

Es wird angenommen, daß die von der Maschine zur Schwin gungsisoliereinrichtung übertragene Schwingung eine Frequenz von 5000 Hz und eine Amplitude von ±5 µm oder eine Maximal amplitude von 10 µm aufweist. Die Schwingung habe eine Be schleunigung von 5 g. Die Isolierung solcher Schwingungen wird nachfolgend beschrieben.

Um die Übertragung der Schwingung zu verhindern, sollte die piezoelektrische Einlage mit umgekehrter Phase zur Schwin gung und mit gleicher Amplitude wie diese schwingen. Wenn jedoch die herkömmliche Schraubenbefestigung ohne elastische Unterlagscheibe verwendet wird, wie in Fig. 12B dargestellt, passiert es, da die Federkonstante der Schraube etwa 200 kg/µm ist, daß, wie in Fig. 9 dargestellt, wenn versucht wird, die piezoelektrische Einlage durch Anlagen einer Span nung zur Schwingung anzuregen, diese nur entlang der Linie DF′ bewegt wird, was nur zu einer Amplitude von 0,7 µm führt, wodurch der gewünschte Schwingungsisoliereffekt nicht erzielt werden kann. Es ist aus Fig. 9 ersichtlich, daß zum Erhalten der erforderlichen Amplitude von 10 µm es in diesem Fall erforderlich ist, eine elastische Unterlagscheibe mit einer Federkonstante zu verwenden, die 13 kg/µm nicht über schreitet. Zum Beispiel kann dies dadurch erzielt werden, daß eine elastische Unterlagscheibe aus Gummi mit einer Flä che von 5 cm² und einer Dicke von 1 mm verwendet wird.

Statt der elastischen Unterlagscheiben 10′, 11′, wie sie in den Fig. 1 bis 3 und 5 dargestellt sind, können auch piezo elektrische Unterlagscheiben 19, 20 verwendet werden, die eine piezoelektrische Verschiebung erfahren, wie in Fig. 4 dargestellt. Als derartige piezoelektrische Unterlagscheiben werden solche verwendet, die mit umgekehrter Phase und der selben Amplitude schwingen wie die piezoelektrischen Elemen te 10-1, 10-2, 10-3 und 10-4, wie in den Fig. 8B und 8C dar gestellt. In diesem Fall erfolgt, wie aus Fig. 9 ersicht lich, die Wirkung der piezoelektrischen Einlage entlang der Linie DF′′. Dies entspricht einer Federkonstanten von 0 kg/µm. Dies ist eine Federkonstante, die den Wert 13 kg/µm nicht überschreitet. Es ist dadurch möglich, die erforderli che Amplitude von 10 µm zu erzielen und eine Schwingung mit maximaler Verschiebung von 16 µm zu verursachen.

Die Fig. 10A bis 10F zeigen verschiedene Beispiele für Steuerblockdiagrammme, wie sie in den in den Fig. 1 und 7 dargestellten Schwingungsisoliersystemen verwendet werden. Die Fig. 11A und 11B zeigen Beispiele von Steuerblockdia gramme, wie sie in den in den Fig. 4 und 8B dargestellten Schwingungsisoliersystemen verwendet werden. In den Darstel lungen repräsentieren durchgezogene Linien das Schwingungs system und gestrichelte Linien das Signalsystem. Die Bezugs zeichen 10, 11 bezeichnen die piezoelektrischen Einla gen, 12, 13, 16 oder 17 eine Verschiebung, Kraft oder einen anderen Sensor, und 18 bezeichnet einen Einsteller für die Amplitude, Masse, Vorspannung und dergleichen. Diese Ein richtungen wirken alle in bekannter Weise steuernd oder re gelnd.

In den Fig. 11A und 11B gibt eine Steuerung 18-1 entgegenge setzte Signale an eine piezoelektrische Einlage 10 und eine piezoelektrische Unterlagscheibe 19. Wenn z. B. ein positives Signal an die Einlage 10 gegeben wird, wird ein negatives Signal an die Unterlagscheibe 19 gegeben. Auf dieselbe Weise gibt eine Steuerung 18-2 Signale an eine Einlage 11 und eine Unterlagscheibe 20. Dadurch wird erreicht, daß die Unterlag scheibe mit umgekehrter Phase wie die Einlage schwingt.

Claims

1. Schwingungsisoliersystem, das zwischen einen schwingen den Körper und einen in Schwingung versetzten Körper einzu fügen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Körper mit einer Schwingungsisoliereinheit mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung (10′, 11′) verbunden ist, wo bei die Schwingungsisoliereinheit gegen den Körper über eine zwischengelegte piezoelektrische Einlage (10, 11) drückt, und wobei die Befestigungseinrichtung eine Federkonstante [K] aufweist, die durch folgende Formel gegeben ist: [K] Lmax (1/Dr - α/Dmax)wobei
Lmax: maximale Ausgangskraft der piezoelektrischen Einlage
Dmax: maximale Verschiebung der piezoelektrischen Einlage
Dr: erforderliche Verschiebung der piezoelektrischen Einlage
L₁: Summe der Belastungskraft und der Befestigungs kraft, die auf die piezoelektrische Einlage wir ken
τ D = Dr/Dmax, τ_L = L1/Lmax, τ = τ_L/τ_D
τ 1, α = 1
τ 1, α = τ

2. Schwingungsisoliereinrichtung, die zwischen einen schwingenden Körper und einen in Schwingung versetzten Kör per einzufügen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Körper mit einer Schwingungsisoliereinheit mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung, die eine piezoelektri sche Verschiebung ausführen kann, verbunden ist, wobei eine piezoelektrische Einlage (10, 11) eingefügt ist.