DE4110601C2 - Schwingungsisoliersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsisoliersystem zum Einsetzen zwischen einen schwingenden und einen in Schwingung versetzten Körper zum Verhindern der Übertragung von Schwin­ gungen. Insbesondere betrifft sie Verbesserungen in einer Montageanordnung für eine zwischengelegte piezoelektrische Einlage in einem Schwingungsisoliersystem.

Die japanischen Patentveröffentlichungen 63-53617 (A) und 63-261300 (A) beschreiben eine Technologie, bei der eine pie­ zoelektrische Einlage oder ein piezoelektrisches Stellglied als Zwischenstück in einer vorbestimmten Position einer Dämp­ fungseinrichtung verwendet wird, die zwischen zwei ein schwingendes System bildenden Körper eingefügt ist. Die pie­ zoelektrische Einlage wird mit Hilfe von Daten angesteuert, 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 zwi­ schengelegte piezoelektrische Einlage oder ein piezoelektri­ sches Stellglied sicher angebracht wird.

Soll die Schwingungsisoliereinrichtung für einen Fahr­ zeugmotor über eine solche piezoelektrische Einlage instal­ liert werden, so ist es erforderlich, die piezoelektrische Einlage sicher zu positionieren. Bei den herkömmlichen Befe­ stigungsarten kann jedoch nicht erwartet werden, daß die pie­ zoelektrische Einlage ihre Funktion richtig ausübt.

Es ist ein Verfahren bekannt, das in Fig. 12(A) darge­ stellt ist, bei dem eine piezoelektrische Einlage dadurch fest angebracht wird, daß sie auf ein Montageteil gebondet wird, das zwischen einem schwingenden Körper b und einem Kör­ per c, bei dem Schwingungen zu vermeiden sind, angebracht ist. Bei diesem Verfahren führen die Schwingungen in vertika­ ler Richtung zu einem fortschreitenden Lösen der Bondstelle, wobei die gewünschte Funktion des piezoelektrischen Zwischen­ teils a allmählich verlorengeht. Darüberhinaus ist die Bond­ stelle für Dreh- und Seitenkräfte empfindlich und daher in der Praxis von wenig Nutzen. Auch werden Verschraubungen ver­ kompliziert.

Um die vorstehend genannten Nachteile zu umgehen, könnte daran gedacht werden, eine piezoelektrische Einlage zwischen einem schwingenden Körper b und einem Schwingungen isolieren­ den Körper c anzuordnen und die drei Teile als Einheit mit Hilfe einer Befestigungsschraube d zu befestigen. Die Befe­ stigungsschraube d würde dann jedoch die Ausdehnung und Kon­ traktion der piezoelektrischen Einlage begrenzen und damit die Funktionsfähigkeit der piezoelektrischen Einlage halbie­ ren.

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

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwingungsisoliersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der aus der JP 59-183137 (A) bekannt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwin­ gungsisoliersystem anzugeben, das maximale Ausnutzung des Ef­ fekts eines Teils aus piezoelektrischem Material, d. h. einer piezoelektrischen Einlage, gewährleistet, insbesondere ein Schwingungsisoliersystem, das einen verbesserten Schwin­ gungsisoliereffekt aufgrund einer verbesserten Anbringungsart für die piezoelektrische Einlage gewährleistet und dabei kom­ pakt und standfest ist, einer Massenherstellung zugänglich ist und einfach angebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patent­ anspruch angegebene Schwingungsisoliersystem gelöst.

Der Begriff "Befestigunganordnung" bedeutet dabei die gesamte An­ ordnung einer Befestigungsschraube, eines elastischen Teils oder einer piezoelektrischen Einlage und einer Schraube, ein­ schließlich einer flachen Unterlagscheibe in besonderen Fäl­ len. Der Begriff "Federkonstante K" bedeutet die Federkon­ stante einer solchen Befestigungsanordnung insgesamt, jedoch ohne den Fall eines piezoelektrischen statt des elastischen Teils. Da jedoch die Teile außer dem elastischen Teil feste Körper sind, ist die Federkonstante des elastischen Teils der bestimmende Faktor in der vorgegebenen Federkonstante K der Befestigungsanordnung insgesamt.

Bei einem erfindungsgemäßen Schwingungsisoliersystem, bei dem eine piezoelektrische Einlage an einer Schwin­ gungsisoliereinheit an einer Stelle angeordnet ist, mit der diese gegen einen schwingenden Körper drückt, wird eine Span­ nung so an die piezoelektrische Einlage angelegt, daß diese Schwingungen entgegengesetzter Phase zu denen des schwingen­ den Körpers erzeugt, wodurch sich die Schwingungen im wesent­ lichen aufheben.

In einem Schwingungsisoliersystem, in dem eine piezo­ elektrische Einlage an der Stelle einer Schwingungsisolier­ einheit angebracht ist, mit der diese gegen den in Schwingung versetzten Körper drückt, wird eine solche Spannung an die piezoelektrische Einlage gelegt, daß diese mit einer Phase schwingt, die der Phase der auf die Schwingungsisolierein­ richtung übertragenen Schwingung entgegengesetzt ist.

In einem Schwingungsisoliersystem, bei dem eine piezo­ elektrische Einlage an beiden Stellen angeordnet ist, mit de­ nen gegen das schwingende bzw. das in Schwingung versetzte Teil gedrückt wird, können die in den vorstehenden Absätzen beschriebenen Funktionen gemeinsam angewendet werden. Alter­ nativ kann die Anordnung auch so sein, daß die übertragenen Schwingungen von der piezoelektrischen Einlage auf der Seite des in Schwingung versetzten Körpers festgestellt und rückge­ koppelt 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 Unterlagscheibe 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 ausrei­ chende Amplitude erzielen zu können, ist es erforderlich, daß die Federkonstante der Befestigung innerhalb eines vorgegebe­ nen Bereichs liegt, der mit den Charakteristiken der piezo­ elektrischen Einlage verknüpft ist. Die Kraft-Verschiebungs- Kennlinie für die piezoelektrische Einlage, die ein piezo­ elektrisches Teil ist, wird im allgemeinen mit Hilfe der an­ gelegten Spannung als Parameter ausgedrückt, wie in Fig. 6 dargestellt.

Genauer gesagt, wird die Einlage zu einem Punkt D ver­ schoben, wenn eine Belastungskraft und eine Befestigungskraft auf die piezoelektrische Einlage in einem Ausgangszustand von 0 Volt wirken. Da die der Spannung unterworfene piezoelektri­ sche Einlage sich ausdehnen muß, um der Federkonstante der Befestigung entgegenzuwirken, wirkt sie entlang der Linie DF. Die Maximalamplitude, die dabei erzielt wird, beträgt Dr (= DE). Anders gesagt, darf dann wenn die erforderliche Ver­ schiebung der piezoelektrischen Einlage, d. h. ihre Ampli­ tude, Dr ist, die Federkonstante der Befestigung nicht größer als EF/DE sein. Ist die Federkonstante größer als dieser Wert, so wird, z. B. der Punkt F durch den Funkt F' im Bereich II ersetzt, so daß die zulässige Verschiebung, d. h. die Am­ plitude, der piezoelektrischen Einlage D'r (= DE') ist, was gerade der erforderlichen Verschiebung entspricht. Die vor­ stehend angegebene Beziehung wird durch die im Patentanspruch angegebene Formel ausgedrückt.

Statt des genannten elastischen Teils, das eine elasti­ sche Unterlagscheibe ist, kann auch eine Befestigung verwen­ det werden, die piezoelektrische Verschiebungen ausführen kann, d. h. ein piezoelektrisches Teil oder eine piezoelek­ trische Unterlagscheibe. In diesem Fall kann die äquivalente Federkonstante dadurch verringert werden, daß die piezoelek­ trische Unterlagscheibe mit entgegengesetzter Phase zu derje­ nigen der piezoelektrischen Einlage in Schwingung versetzt wird. Wird die piezoelektrische Unterlagscheibe mit der ent­ gegengesetzten Phase und derselben Amplitude wie die pie­ zoelektrische Einlage in Schwingung versetzt, so kann die äquivalente Federkonstante unabhängig von starken Befesti­ gungskräften Null werden, wodurch es ermöglicht wird, daß die piezoelektrische Einlage ihre mögliche Wirkung voll ausübt.

Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Wirkungen:

• 1. Die piezoelektrische Einlage kann auf einfache Weise an vorhandenen Schwingungsisolierbefestigungen dadurch ange­ bracht werden, daß sie in Form einer Unterlagscheibe an einer vorgegebenen Stelle des Schwingungsisoliersystem zwischenge­ legt oder in einer Aussparung in einem Metallteil des Systems untergebracht wird. Diese Vorgehensweise erfordert kein kom­ pliziertes Umkonstruieren und ist universell anwendbar.
• 2. Wenn in der Vergangenheit eine Gegenmaßnahme gegen Hochfrequenzschwingungen ergriffen wurde, waren Maßnahmen ge­ gen tiefe Frequenzen erschwert, und die Systemlebensdauer wurde erniedrigt. Um diese nachteiligen Effekte auszuschlie­ ßen, waren aufwendige strukturelle Abänderungen erforderlich. Bei der Erfindung sind derartige Änderungen jedoch nicht er­ forderlich; dennoch kann die Systemwirkung im Hochfrequenzbe­ reich, wo die Wirkung bei bekannten Systemen besonders schlecht war, ohne nachteilige Auswirkung auf den Niederfre­ quenzbereich verbessert werden.
• 3. Die piezoelektrische Einlage ist stabil, einfach im Aufbau und in ihrer Struktur, und sie kann direkt die Schwin­ gungsisoliereinrichtung in Schwingung versetzen. Daher ist sie nicht nur stabil und standfest, um dauerhafte Wirkung zu gewährleisten, sondern auch in ihrer Anwendung universell, da sie einfach an vorhandene Anordnungen angebracht werden kann.
• 4. Das elastische Teil oder die piezoelektrische Unter­ lagscheibe mit der vorgegebenen Federkonstante stehen nicht in direktem Kontakt mit der piezoelektrischen Einlage, son­ dern sind an einer Fläche gegenüber der Fläche mit der pie­ zoelektrischen 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 ausge­ nutzt werden kann. Darüberhinaus absorbiert die Federkraft des elastischen Teils oder die Schwingung der piezoelektri­ schen Unterlagscheibe einen Teil der Schwingungen des schwin­ genden Körpers und derjenigen des in Schwingung versetzten Körpers, was dabei hilft, das erforderliche Ausgleichsvermö­ gen der piezoelektrischen Einlage zu verringern, was wiederum verringerte Mengen an piezoelektrischem Material und damit erhöhte Wirtschaftlichkeit zur Folge hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben; darin zeigt

Fig. 1 bis 4 Längsschnitte durch verschiedene Aus­ führungsbeispiele der Erfindung;

Fig. 5 und 6 Diagramme, die eine Kraft-Verschie­ bungs-Kennlinie darstellen, wie sie zum Be­ stimmen der Federkonstante gemäß der Erfin­ dung dient;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8(A) eine Draufsicht auf dasselbe Ausführungsbei­ spiel;

Fig. 8(B) einen Längsschnitt durch den wichtigsten Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels der Er­ findung;

Fig. 8(C) eine Draufsicht auf dasselbe Ausführungsbei­ spiel;

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

Fig. 10(A) bis 10(F) sowie Fig. 11(A) und 11(B) Dia­ gramme die Steuerungssysteme für eine piezo­ elektrische Einlage und eine piezoelektrische Unterlage darstellen, wobei letztere zu einer Befestigung gehört, die gemäß der Erfindung piezoelektrische Verschiebung ausführen kann; und

Fig. 12(A) bis 12(C) Diagramme, die die Befestigungsart eines piezoelektrischen Stellglieds bei be­ kannten Dämpfungseinrichtungen zeigen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfin­ dung auf eine abgedichtete Maschinenbefestigung vom Fluidtyp angewendet ist. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Schwin­ gungsisolierbasis aus einem Elastomer wie Gummi. Diese bildet eine umgebende Wand für einen ersten Fluidraum 8a, der im folgenden beschrieben wird. Fest mit der Basis 1 ist ein Be­ festigungsteil 2 verbunden, das eine Befestigungsschraube 2a trägt. Mit Hilfe dieser Befestigungsschraube 2a ist die Basis 1 mit einem Befestigungsrahmen M1 eines schwingenden Körpers verbunden, der zu tragen ist, etwa mit einem Fahrzeugmotor. Eine äußere Metallhülse 3 erstreckt sich in Form eines Zylin­ ders von der Basis 1 nach unten und ist mit deren abgeschräg­ tem unteren Rand verbunden.

Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein metallisches Aufnah­ meteil mit einem konkaven Abschnitt, der eine Befestigungs­ schraube 4a zum Befestigen an einem Fahrgestell, Rahmen oder dergleichen trägt. Dieses Aufnahmeteil 4 weist ein offenes Ende 4b auf, das in das untere Ende der Hülse 3 eingreift und diese mit Hilfe eines geeigneten Befestigungsmittels, z. B. durch eine Verstemmung, festhält. Die untere Öffnung der Hülse 3 ist durch eine Membran 5 aus einem flexiblen Metall verschlossen. 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 in­ nere Umfangswand der Hülse 3 angepaßt. Der äußere Umfangsrand der Zwischenplatte 7 und die Umfangskante der Membran 5 wer­ den dicht zwischen dem Aufnahmeteil 4 und der Hülse gehalten, wodurch die zwei Fluidräume 8a und 8b abgedichtet gehalten werden. Die Zwischenplatte 7 ist zentrisch mit einer Öffnung 9 versehen, durch die Fluid 6 zwischen den beiden Fluidräumen 8a und 8b ausgetauscht werden kann.

In dem obigen System bilden die Schwingungsisolierbasis 1, die Metallhülse 3 und das Aufnahmeteil 4 eine Schwin­ gungsisoliereinheit. 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 in Form einer Unterlagschei­ be. Die piezoelektrische Einlage 10 drückt gegen die Oberflä­ che des Befestigungsteils 2, die dem Befestigungsrahmen M1 zugewandt ist. Die piezoelektrische Einlage 11 drückt gegen die Oberfläche des Aufnahmeteils 4, die dem Befestigungsrah­ men M2 des in Schwingung versetzten Körpers zugewandt ist. Die piezoelektrischen Einlagen 10, 11 sind so ausgebildet, daß die Befestigungsschrauben 2a bzw. 4a jeweils lose hin­ durchpassen. Die piezoelektrischen Einlagen 10, 11 sind zwi­ schen die Oberflächen der Befestigungsrahmen M1, M2 und die zugehörigen Teile 2 bzw. 4 eingebettet. Die Befestigungs­ schrauben 2a bzw. 4a erstrecken sich durch die jeweiligen Be­ festigungsteile M1, M2, die piezoelektrischen Einlagen 10, 11 und die Teile 2 bzw. 4. Die Befestigungsschrauben 2a, 4a wer­ den mit zugehörigen Muttern über elastische Teile 10', 11' befestigt, die jeweils eine vorgegebene Federkonstante auf­ weisen und auf der anderen Seite der Befestigungsrahmen M1, M2 liegen als die piezoelektrischen Einlagen 10, 11.

Genau gesagt, ist die Federkonstante K gemäß Patentan­ spruch nicht die Federkonstante dieses elastischen Teils 10' oder 11', sondern diejenige der gesamten Befestigungsanord­ nung einschließlich der Befestigungsschrauben 2a bzw. 4a, der Mutter und der flachen Unterlagscheibe.

Die piezoelektrische Einlage 10, 11 muß nicht unterlag­ scheibenförmig sein, sondern kann auch blockförmig, münzen­ förmig oder anders ausgebildet sein. In Fig. 1 drücken die piezoelektrischen Einlagen 10 und 11 gegen das Befestigungs­ teil 2 benachbart zum schwingenden Körper und das Aufnahme­ teil 4 benachbart zu dem in Schwingung versetzten Körper. Statt dessen können, wie in Fig. 2 dargestellt, die piezo­ elektrischen Einlagen 10, 11 teilweise in das Befestigungs­ teil 2 bzw. das Aufnahmeteil 3 eingebettet sein. Darüberhin­ aus können die piezoelektrischen Einlagen 10, 11 in die Befe­ stigungsrahmen M1 bzw. M2 in einer Art und Weise eingebettet sein, wie sie in den Fig. 7 und 8(A) dargestellt ist. (In Fig. 7 ist das Befestigungsteil von der Seite der Schwin­ gungsisoliereinheit gesehen dargestellt.) Die Befestigungsposition der Befestigungsschrauben 2a oder 4a ist die Mitte des Befestigungsteils 2 bzw. des Auf­ nahmeteils 4 in Fig. 1. Alternativ können das Befestigungs­ teil 2 und das Aufnahmeteil 4 auch langgestreckt sein, und an beiden Enden können Befestigungsschrauben angebracht sein. Fig. 3 zeigt einen Fall, gemäß dem eine Befestigungsschraube 4a an beiden Enden des Aufnahmeteils 4 angebracht ist. In beiden Fällen ist es erforderlich, daß die Befestigung 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 gegenüber­ liegt.

Das Schwingungsisoliersystem gemäß Fig. 1 ist eine abge­ dichtete Einrichtung vom Fluidtyp, während das Schwin­ gungsisoliersystem von Fig. 2 die Elastizität eines Gummiele­ mentes nutzt. Obwohl nicht dargestellt, kann ein Schwin­ gungsisoliersystem auch die Elastizität von Luft oder jede beliebige andere Schwingungsisoliereinrichtung nutzen.

Die piezoelektrische Einlage 10, 11 besteht aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial, wie PZT, oder einem piezo­ elektrischen Hochpolymeren, wie 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 Befesti­ gungsschraube verwendet wird, ist üblicherweise eine elasti­ sche Unterlagscheibe wie eine Gummiunterlagscheibe, eine Fe­ derscheibe oder dergleichen. Im Fall einer elastischen Schei­ be ist die Federkonstante von erheblicher Bedeutung. Ein Ver­ fahren zum Bestimmen dieser Konstante wird nun unter Bezug­ nahme auf die Fig. 7, 8(A) und 9 erläutert.

Als piezoelektrische Einlagen, die piezoelektrische Teile sind, wurden vier Elemente AE0505D16 (5 × 5 × 20 mm), hergestellt 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 8(A) angegeben.

Fig. 9 zeigt die Kraft-Verschiebungs-Kennlinie für die piezoelektrische Einlage mit den genannten vier Elementen pro Satz mit der angelegten Spannung als Parameter, sowie den ma­ ximalen Leistungswert. Fig. 9(A) zeigt ein dynamisches Modell des befestigten Teils.

Es wird angenommen, daß als Maschinenbelastung oder als Belastungskraft 100 kp auf die Maschinenbefestigung pro Ein­ heit des Schwingungsisoliersystems wirken und daß eine Befe­ stigungskraft von 100 kp durch den Bolzen zum Befestigen aus­ geübt wird. Dann wird die piezoelektrische Einlage einer Druckkraft von 200 kp 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 zur Schwingung entgegenge­ setzter Phase und mit gleicher Amplitude wie diese schwingen. Wird jedoch die herkömmliche Schraubenbefestigung ohne ela­ stische Unterlagscheibe verwendet, wie in Fig. 12(A) darge­ stellt, so passiert es, da die Federkonstante der Schraube etwa 200 kp/µm ist, daß dann, wenn gemäß Fig. 9 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 es zum Erhal­ ten der erforderlichen Amplitude von 10 µm es in diesem Fall erforderlich ist, eine elastische Unterlagscheibe mit einer Federkonstante zu verwenden, die 13 kp/µm nicht überschrei­ tet. Zum Beispiel kann dies dadurch erzielt werden, daß eine elastische Unterlagscheibe aus Gummi mit einer Fläche 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 pie­ zoelektrische 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 Elemente 10-1, 10-2, 10-3 und 10-4, wie in den Fig. 8(B) und 8(C) dar­ gestellt. In diesem Fall erfolgt, wie aus Fig. 9 ersichtlich, die Wirkung der piezoelektrischen Einlage entlang der Linie DF". Dies entspricht einer Federkonstanten von 0 kp/µm. Dies ist eine Federkonstante, die den Wert 13 kp/µm nicht über­ schreitet. Es ist dadurch möglich, die erforderliche Ampli­ tude von 10 µm zu erzielen und eine Schwingung mit maximaler Verschiebung von 16 µm zu verursachen.

Fig. 10(A) bis 10(F) zeigen verschiedene Beispiele für Steuerblockdiagramme, wie sie in den in Fig. 1 und 7 darge­ stellten Schwingungsisoliersystemen verwendet werden. Fig. 11(A) und 11(B) zeigen Beispiele von Steuerblockdiagrammen, wie sie in den in Fig. 4 und 8(B) dargestellten Schwingungs­ isoliersystemen verwendet werden. In den Figuren repräsentie­ ren durchgezogene Linien das Schwingungssystem und gestri­ chelte Linien das Signalsystem. Die Bezugszeichen 10, 11 be­ zeichnen die piezoelektrischen Einlagen, 12, 13, 16 oder 17 Verschiebungs-, Kraft- oder sonstige Sensoren und 18 einen Einsteller für die Amplitude, Masse, Vorspannung und derglei­ chen. Diese Einrichtungen wirken alle in bekannter Weise steuernd oder regelnd.

In Fig. 11(A) und 11(B) gibt eine Steuerung 18-1 entgegen­ gesetzte Signale an eine piezoelektrische Einlage 10 und eine piezoelektrische Unterlagscheibe 19. Wird z. B. ein positives Signal an die Einlage 10 gegeben, so wird ein negatives Si­ gnal 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)

1. Schwingungsisoliersystem mit einer zwischen einen schwingen­ den Körper (M1) und einen zweiten Körper (M2) einzufügenden Schwingungsisoliereinheit (1, 3, 4) und einer eine zwischen­ gelegte piezoelektrische Einlage (10, 11) enthaltenden Befe­ stigungsanordnung (10', 11') zur Verbindung der Schwingungs­ isoliereinheit (1, 3, 4) mit mindestens einem der beiden Kör­ per (M1, M2), dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsanordnung (10', 11') eine Federkonstante K
aufweist, wobei
Lmax = maximale Ausgangskraft der piezoelektrischen Ein­ lage (10, 11),
Dr = erforderliche Verschiebung der piezoelektrischen Einlage (10, 11),
Dmax = maximale Verschiebung der piezoelektrischen Ein­ lage (10, 11),
L1 = Summe der auf die piezoelektrische Einlage (10, 11) wirkenden Belastungs- und Befestigungskräfte.