JP3607893B2 - 油圧式軸受 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧式軸受に関する。より詳細には、本発明は、ゴム弾性材料から形成されている弾性体により結合されるとともに少なくとも1つの作用室及び少なくとも1つの補償室を画定するジャーナル軸受及び支持軸受を含み、作用室及び補償室が、減衰液で充填され、且つ液体が案内される様に減衰手段を介して連通している油圧式軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のような油圧式軸受は、一般に公知であり、例えば自動車の軸受として使用されている。このような油圧式軸受では、振動を減衰する方向は軸に対して平行である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述のような型式の油圧式軸受を更に発展させ、油圧式軸受の軸に対し平行な方向の振動を減衰することに加えて、半径方向、軸に垂直な方向の振動も減衰可能とすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により特許請求の範囲請求項1の特徴を以て解決される。従属請求項は有利な実施態様に関する。
【0005】
上記課題は、ゴム弾性材料から形成されている弾性体により結合され、1以上の作用室及び1以上の補償室を画定するジャーナル軸受及び支持軸受を有する油圧式軸受であって、作用室及び補償室が各々減衰液で満たされ、減衰手段を介して相互に流体連通するものにおいて、ジャーナル軸受及び支持軸受の相対的な半径方向の移動に応答して、減衰液が減衰手段を介して流通可能である油圧式軸受によって解決される。
【0006】
上記課題を解決するため、減衰液は、ジャーナル軸受と支持軸受がお互いに対し半径方向に変位する際に、減衰手段を介して流れる。ここで導入された振動が、軸方向において減衰されるのみならず、油圧式軸受の軸を横切る方向、半径方向にも減衰される。負荷の変化、加速又はブレーキをかけることにより誘導される振動は、このような軸受の優れた作用により減衰され得るが、さらに、このような軸受は、軸方向に導入された振動、例えば縁石上を走行する時の振動をも減衰することができる。例えば、道路表面及び/又は自動車のタイヤのパターンにより導入される高周波数、低振幅の振動は、必要により、例えば作用室と補償室との間の隔壁の適当な設計、デザインを利用することによって隔離、絶縁することができる。高周波数、低振幅の振動を隔離、絶縁するために要求される部材、すなわち作用室と補償室の間のノズルケージの内部に配列されたゴム弾性材料から形成された膜のような部材は、関連技術において公知であり、当業者、すなわち何らかの発明的貢献をせねばならない油圧式軸受の設計、デザインを良く知っている当業者を必要とすることなく提供され得る。
【0007】
減衰手段が、作用室及び補償室の間の隔壁に形成され、この隔壁が少なくとも1つの減衰チャンネルを有することが好ましい。減衰効果は、減衰チャンネル内部の減衰液が位相をずらせて行ったり来たり、好ましくは導入された振動に対し逆位相、反対の位相で運動、移動し得るという事実に基づいている。減衰チャンネル内部の流体の質量が大きいほど、減衰チャンネル内に収容される流体量が多いほど、減衰される周波数はより低くなり得る。
【0008】
作用室と補償室を、相互に軸方向に隣接して配置し、隔壁により分離することができる。この設計、デザインは、減衰液が作用室及び補償室の間を隔壁内部の減衰チャンネルを介して行きつ戻りつ運動し、それによって低周波数、高振幅の振動が減衰される従来の油圧式軸受の設計、デザインに本質的に対応している。このような油圧式軸受は、半径方向には比較的コンパクトな設計、デザインを有し、例えば、隔壁内部の多重巻コイルの形状、渦巻形状、螺旋形状によって、減衰チャンネルの長さを変更することができる。作用室は、少なくとも1つの軸方向に延伸し、容量が可変である液体ポケットを有する。ジャーナル軸受が支持軸受に向って半径方向に移動、運動すると、液体ポケットの容量は減少し、例えば、移動した液体は補償室内にもたらされる。液体ポケットで減少した容量は、例えば、補償室での容量増加に対応する。油圧式軸受のばね体が元の位置、開始位置へ戻り、且つ液体ポケットがその元々の容量に回復すると、先に移動された量の液体は、補償室から外に出て、例えば減衰チャンネルを介して液体ポケットに戻る様に移動する。半径方向における減衰のための重要な因子は、ジャーナル軸受が支持軸受に対し半径方向に移動する時、液体の一部が作用室から補償室内に減衰手段を介して移動されるという事実である。液体ポケットが軸方向に延びる可変の容量を有するために、本願発明の油圧式軸受は、外見上、軸方向においてのみ振動を制動する様な油圧式軸受に類似していることが有利である。
【0009】
液体ポケットは、例えば本質的に腎臓形、空豆形である様に設計、デザインされ、且つ本質的にジャーナル軸受の芯のまわりに略半円形に延伸し得る。半径方向の振動の導入によって、液体ポケットから移動された液体の一部は、軸方向に、例えば減衰チャンネルを介して補償室内に流れ込む。
【0010】
作用室は、周囲方向に延伸して可変容量を有するとともに、少なくとも1つのスロットルにより連結される2つの液体ポケットを有することができる。液体ポケットは本質的に腎臓形となる様に設計、デザインされ、且つ本質的にジャーナル軸受の芯のまわりに半円形に延伸し得る。半径方向に導入された振動を減衰するために、液体の一部が、スロットを介して、一方の液体ポケットから他方の液体ポケットに移動され、そして再びスロットルを介して戻される。液体の追加の部分が減衰チャンネルを介し、補償室内へ案内され得る可能性があるが、これは減衰チャンネルの流れ抵抗に対するスロットルの流れ抵抗の大きさに依存する。
【0011】
スロットル又は減衰チャンネルをジャーナル軸受の芯に配列することができる。油圧式軸受が全体として単純で且つコンパクトなデザインを有することが好ましく、いずれにしても元々存在しているジャーナル軸受の芯を減衰手段として使用することが有利である。減衰チャンネル又はスロットルは芯の外側の領域において螺旋形状で配列することができ、例えば液体成分は一方の液体ポケットから他方の液体ポケットへと、芯に設けられた減衰チャンネル又はスロットルを介して導かれ、これによって半径方向に導入された振動が減衰される。
【0012】
減衰チャンネル又はスロットルを多重巻きのコイル形状として芯に設けることができる。減衰チャンネル又はスロットルを芯内に螺旋状に設けることができる。このような構成によって、空間を節約する設計、デザイン、コンパクトなデザインでありながら、低周波数、高振幅の振動に対する減衰手段が長い長さを有することができる。
【0013】
2つの液体ポケットを作用室及び/又は補償室から油圧的に分離することができる。2つの液体ポケットと作用室及び/又は補償室の間に油圧作用が生じないように、油圧式軸受を構成することができる。ここで液体ポケットは、通常の油圧式軸受と結合され得ることが有利である。それによって、液体ポケットと作用室又は液体ポケットと補償室との間で液体の交換、流通はない。このような油圧式軸受の機能に関して次のようなことが言える。
【0014】
油圧式軸受中に軸方向に導入された振動は、関連技術から公知の方法により減衰及び/又は絶縁される。低周波数、高振幅の振動の減衰に対しては、液体の一部が減衰チャンネルを介して作用室から外へそして補償室内へ、又はその逆に移動され、それによって、導入された振動が減衰される。すなわち、例えば高周波数、低振幅の振動を絶縁するために、膜が、ノズルケージとして設計、デザインされた隔壁内で行きつ戻りつ移動可能であり、この場合、隔壁は弛緩状態又は緊締状態である様に設計、デザインされ得る。このような油圧式軸受は液体ポケットとは独立に機能する。振動が半径方向に導入される時、液体は作用室及び補償室内に油圧的に封鎖される。液体は作用室と補償室の間で流通しない。2つの液体ポケットの内部の液体のみが半径方向に行きつ戻りつ移動され、それにより半径方向に導入された振動が減衰される。
【0015】
他の実施態様によれば、2つの液体ポケットの両者を、液体を導くように作用室及び補償室と連結すること、作用室及び補償室と流体連通させることが可能である。液体は、2つの液体ポケットの間で、減衰液が一方の液体ポケットから出て、作用室及び補償室内へと、例えば減衰チャンネルを介して、強制的に移動させられ、そして作用室及び補償室からの減衰液は第2の液体ポケット、もう一方の液体ポケットへと他の減衰チャンネルを介して同じ程度の量に受容されるということに基づいて移動される。このとき、2つの液体ポケットの間で液体の直接の交換はない。このような油圧式軸受は、液体ポケットの夫々が減衰チャンネルを介して作用室と連通して液体が導かれ得るという事実により所与の用途の一般的な条件に対し特に良く調節され得る。
【0016】
補償室は、周囲環境に面する側を転動形ベローズのような設計、デザインの膜により境界を画定され、それによって、本質的に無圧力で、圧力がかからない状態である容積に対し適応し得る。補償室が、周囲環境に対向する側を、転動形ベローズのように形成された、本質的に圧力の変化無しに容積が変化する膜により画定される。それによって、補償室は、圧力の変化を伴うことなく、その容量を変化させることが可能となる。ここで油圧式軸受の望ましからざる動的な硬化がないことが有利である。
【0017】
【実施の形態】
本発明による油圧式軸受の幾つかの実施態様を図1乃至図13に図示し、以下により詳細に説明する。
【0018】
図1乃至図13の油圧式軸受の各々は、弾性体3により結合されているジャーナル軸受1及び支持軸受2を有する。弾性体3はゴム弾性材料から形成され、且つジャーナル軸受1及び支持軸受2とともに作用室4及び補償室5の境界を画定する。作用室4及び補償室5は、減衰液で満たされ、且つ減衰手段6を介して液体を導くよう連通している。減衰液は、減衰手段6を介してジャーナル軸受1及び支持軸受2の相対的な半径方向の移動で流通し得る。
【0019】
図1乃至図3は本願発明の油圧式軸受の第1の実施態様を示す。図2は図1を90度回転させた図である。この例においては、減衰手段6が作用室4及び補償室5の間の隔壁(パーティション)7により形成されている。隔壁7は減衰チャンネル8を有し、これを介して減衰液は流通し、半径方向及び軸方向に導入された振動を減衰する。作用室4及び補償室5は軸方向に隣り合って配置され、且つ隔壁7によって相互に分離されている。
【0020】
半径方向の振動の減衰を実現するために、作用室4の内部に軸方向に、非対称的に延伸する可変容量液体ポケット9が、本質的に腎臓形、空豆形であり、且つ本質的にジャーナル軸受の芯10のまわりに略半円形に延伸するように構成される。
【0021】
このような油圧式軸受の機能は以下の通りである。
【0022】
低周波数、高振幅の振動が油圧式軸受の軸方向に導入され、ジャーナル軸受1が支持軸受2に近づく際、ジャーナル軸受1は隔壁7の方向に軸方向に移動し、それによって、減衰液は減衰チャンネル8を介して、作用室4から補償室5中へ供給される。減衰液は、転動形ベローズのデザイン、形状をもつ膜13によって、補償室5内に本質的に無圧力の状態、圧力がかからない状態で受容される。ジャーナル軸受1が支持軸受2から遠ざかる際、ジャーナル軸受1のはね返りにおいて、先に補償室5内にもたらされた減衰液は、作用室4内に減衰チャンネル8を介して移動し戻される。作用室4と補償室5の間を往復する減衰チャンネル8内の減衰液の移動及び、再び減衰チャンネル8を介する減衰液の戻りの移動は、導入された振動と位相がずれて生じる。
【0023】
半径方向に導入された振動の減衰は、ジャーナル軸受1が支持軸受2に対して半径方向に変位する時、液体ポケット9は先ず圧縮され、その中の減衰液を減衰チャンネル8を介して補償室5へと押し出す。併しながら、ジャーナル軸受1が図1に図示される位置を再びとると、元の状態に戻ると、先に移動された減衰液は、減衰チャンネル8を介して、作用室及びこの作用室の一部を形成する液体ポケット9に再び受容される。
【0024】
このような油圧式軸受は単純且つコンパクトなデザインを有し、それによって、製造技術及び経済の観点から特に有利である。
【0025】
図3は、図1のA−A線における断面図であり、本質的に腎臓形の液体ポケット9の横断面を図示し、液体ポケット9はジャーナル軸受1の芯10のまわりに本質的に略半円形に延伸している。
【0026】
図4乃至6は本願発明の油圧式軸受の第2の実施態様を図示する。図5は図4を90度回転させた図であり、図6は図4のB−B線における断面図を示す。図4及び図5中の太線矢印は流体の流れを示す。この態様においては、液体ポケット9は2つの部分、液体ポケット9.1及び9.2から形成され、これらは夫々腎臓形、もしくは空豆形であり、本質的にジャーナル軸受1の芯10のまわりに略半円形に延伸している。液体ポケット9.1、9.2は、液体が絞り流路、スロットル11を介して導かれ、且つ半径方向に導入された振動を減衰するためにのみ、減衰液がスロットル11を介して流れることが出来るように連通される。
【0027】
軸方向において低周波数、高振幅の振動を減衰するために、ポリマー材料から作られ得るストッパプレート14は、例えば、隔壁7と接触することによって、2つの液体ポケット9.1、9.2の間の液体の交換、流通を阻止する。この本質的に液密の結合がなくとも、2つの液体ポケット9.1、9.2の間では、軸方向に導入された振動を減衰する際に、液体の流通が生じない。何故なら軸受上で軸方向の負荷がある時、同一の液体ポケットの9.1、9.2は、同時に同量の減衰液を移動させ、且つ戻る減衰液を受容する。軸方向に導入された振動を制御するため、液体ポケット9.1、9.2内の減衰液は、補償室内へ、隔壁7の内部の減衰チャンネル8を介して移動する。減衰チャンネル8は、図6によく示されるように、隔壁7内で螺旋形、渦巻形に形成されている。
【0028】
この態様において、減衰液は、液体ポケット9から減衰チャンネル8へ隔壁7の中央で入り、減衰チャンネル8から補償室5へ隔壁7の半径方向の外側領域から出る。
【0029】
図7は本願発明の油圧式軸受の単純化された実施態様を図示する。ここに示した油圧式軸受は、半径方向に導入された振動を制動するためにのみ提供され、2つの液体ポケット9.1、9.2は機能において、図4に関連して述べた液体ポケット9.1、9.2と実質的に同じである。この態様において、2つの液体ポケット9.1、9.2はどちらも、作用室4及び補償室5として設計、デザインされ、液体が隔壁7の内部の減衰チャンネル8を介して導かれる様に連通している。減衰チャンネル8の長さ及び/又は横断面は所与の用途における因子により定まるが、しかし、減衰チャンネル8のデザイン及び寸法は当業者により何ら発明的な活動なしに決定され得る。
【0030】
図8は図7による実施態様とは減衰手段6のデザインと配置においてのみ異なる本願発明の他の実施態様を図示する。この実施例において、減衰手段6はジャーナル軸受1の芯に螺旋形に形成され、配置される。
【0031】
半径方向の振動が導入されると、ジャーナル軸受1は、支持軸受2に対して半径方向に往復して変位し、減衰液の一部は一方の液体ポケット9.1から移動され、そしてこの移動された減衰液は他方の液体ポケット9.2により受容される。さらに、液体は反対方向に移動される。液体ポケット9.1及び9.2の間の液体の移動は、半径方向に導入された振動とはずれた位相で生じる。
【0032】
図9及び図10は本願発明の油圧式軸受の他の実施態様を図示する。図9は図10のC−C線における断面図であり、図10は図9のD−D線における断面図である。この態様において、2つの液体ポケット9.1、9.2の間の液体の移動は、液体ポケット9.1、9.2と比較して小さな横断面を有するスロットル11を介して行われる。ジャーナル軸受1及び支持軸受2の相互に対する半径方向の移動により、減衰液の一部が、液体ポケット9.1から液体ポケット9.2内へ、そしてその逆に、周方向に均一に分配されて配置されているスロットル11を介して移動される。各スロットル11は弾性体3のエラストマー材料により画定される。
【0033】
図11は、減衰効果を有する従来の油圧式軸受とは軸方向におけるジャーナル軸受1の区域内の異なる設計、デザインによってのみ異なる本願発明の油圧式軸受を図示する。2つの液体ポケット9.1、9.2は、作用室4及び/又は補償室5から油圧的に分離される。2つの液体ポケット9.1、9.2は、作用室4及び補償室5と相互に油圧作用を及ぼさない。半径方向に振動減衰効果をもたらす油圧式軸受の機能は、図8に示される油圧式軸受の機能に対応する。油圧式軸受の軸方向に導入された低周波数、高振幅の振動の減衰に対して、減衰液は作用室4から補償室5へと、又その逆に移動される。液体ポケット9.1、9.2内部の減衰液は、作用室4及び補償室5の内部の減衰液から分離されていることより、例えば、液体ポケットと、作用室、補償室とで、異なる粘度を有する減衰液を使用することが可能である。ここで軸方向及び半径方向の両者における振動減衰は所与の応用における一般的条件に最適に適応され得る。
【0034】
図12は、図11に示される油圧式軸受とは、液体ポケット9.1、9.2が作用室4に対して各々1つのスロットル11を介して油圧的に連結されるということ、流体連通していることにおいて異なる。ここで、スロットル11は、例えば、絞り間隙、絞り開口、スロットルとして、又チャンネルとして、例えばここに示されるように各種のデザイン、設計を有し得る。ジャーナル軸受1が半径方向に支持軸受2に向かって変位する時、例えばジャーナル軸受1が支持軸受2に対して図中右方向に変位する時、減衰液は1つの液体ポケット9.1から作用室4内へ、液体ポケットに軸方向に隣接して配置されているスロットル11を介して導かれ、さらに作用室4内に移動された流体の容積は、作用室4から対応するスロットル11を介して伝達され、且つ第2の液体ポケット9.2が同時に拡張することによって第2の液体ポケット9.2内に受容される。スロットル11の流動抵抗は減衰チャンネル8の流動抵抗より小さく、それによって、支持軸受2に対するジャーナル軸受1の半径方向の移動によって、減衰液は液体ポケット9.1及び9.2の間で交換され、液体の如何なる部分も作用室4と補償室5との間で減衰チャンネルを介して行ったり来たりして移動、交換されない。
【0035】
図13は本質的に図11に示した実施態様に対応する他の実施態様を示す。図13の実施態様は、軸方向の屈曲運動を制限するための隔壁7と当接するストッパ、止めバッファー15を使用する点で、図11に示す態様と相違し、このストッパ15は、弾性体3と一体化し、相互に連続して形成される。
【0036】
図14はノズル・ケージにより形成されている隔壁7の代替的な実施態様を示す。ここで隔壁7は上部隔壁16と下部隔壁17から構成され、これらの上部隔壁16と下部隔壁17は軸方向に膜18により分離され、この膜18は軸方向に振動可能であり、高周波数、低振幅の振動を絶縁させ得る。代替的には、図14に示したこの隔壁7を、図1乃至6及び図11乃至13に示した隔壁7の代りに使用することができる。
【0037】
【発明の効果】
本願発明は、ゴム弾性材料から形成されている弾性体により結合され、1以上の作用室及び1以上の補償室を画定するジャーナル軸受及び支持軸受を有する油圧式軸受であって、該作用室及び該補償室が各々減衰液で満たされ、減衰手段を介して相互に流体連通するものにおいて、ジャーナル軸受(1)及び支持軸受(2)の相対的な半径方向の移動に応答して、減衰液が減衰手段(6)を介して流通可能である油圧式軸受に関する。このような構成であることによって、軸に垂直な方向の振動を減衰可能であるばかりでなく、油圧式軸受の軸に対し平行な方向、半径方向の振動を減衰することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】油圧式軸受の第1の実施態様の縦断面図。
【図2】図1に示した油圧式軸受を90°回転した縦断面図。
【図3】図1に示した油圧式軸受のA−A線に沿う断面図。
【図4】油圧式軸受の第2の実施態様の縦断面図。
【図5】図4に示した油圧式軸受を90°回転した縦断面図。
【図6】図4に示した油圧式軸受のB−B線に沿う横断面図。
【図7】油圧式軸受の第3の実施態様の縦断面図。
【図8】油圧式軸受の第4の実施態様の縦断面図。
【図9】図10に示した第5の実施態様のC−C線に沿う縦断面図。
【図10】図9に示した油圧式軸受のD−D線に沿う横断面図。
【図11】油圧式軸受の第6の実施態様の縦断面図。
【図12】油圧式軸受の第7の実施態様の縦断面図。
【図13】油圧式軸受の第8の実施態様の横断面図。
【図14】膜により分離された上部隔壁と下部隔壁よりなる隔壁の断面図。
【符号の説明】
1 ジャーナル軸受
2 支持軸受
3 弾性体
4 作用室
5 補償室
6 減衰手段
7 隔壁
8 減衰チャンネル
9 液体ポケット
9.1 第1の液体ポケット
9.2 第2の液体ポケット
10 芯
11 スロットル
12 周囲環境
13 膜
14 ストッパプレート
15 ストッパ
16 上部隔壁
17 下部隔壁
18 上部隔壁と下部隔壁の間の膜
Claims (10)
- ゴム弾性材料から形成されている弾性体により結合され、1以上の作用室及び1以上の補償室を画定するジャーナル軸受及び支持軸受を有する油圧式軸受であって、該作用室及び該補償室が各々減衰液で満たされ、減衰手段を介して相互に流体連通するものにおいて、
前記作用室(4)が、軸方向に延伸する少なくとも1つの可変容量液体ポケット(9)を有し、
前記ジャーナル軸受(1)及び前記支持軸受(2)の相対的な半径方向の移動に応答して、減衰液が前記減衰手段(6)を介して流通可能である油圧式軸受。 - 前記減衰手段(6)が、前記作用室(4)及び前記補償室(5)の間の隔壁(7)により形成され、該隔壁(7)が少なくとも1つの減衰チャンネルを有する請求項1記載の油圧式軸受。
- 前記作用室(4)及び前記補償室(5)が、互いに軸方向に隣接して配置され、隔壁(7)により相互に分離されている請求項1又は2記載の油圧式軸受。
- 前記液体ポケット(9)が、本質的に腎臓形であり、本質的に前記ジャーナル軸受(1)の芯(10)の周囲で半円形に延伸する請求項1乃至3の何れか1項による油圧式軸受。
- 前記作用室(4)が軸方向に延伸する2つの可変容量液体ポケット(9.1、9.2)を有し、これらの可変容量液体ポケット(9.1、9.2)が少なくとも1つのスロットル(11)を介して連通している請求項1乃至4の何れか1項による油圧式軸受。
- 減衰チャンネル(8)又はスロットル(11)が前記ジャーナル軸受(1)の芯(10)内に配置されている請求項1乃至5の何れか1項による油圧式軸受。
- 減衰チャンネル(8)又はスロットル(11)が芯(10)内で螺旋形に延伸している請求項1乃至6の何れか1項による油圧式軸受。
- 前記2つの液体ポケット(9.1、9.2)が前記作用室(4)と流体連通している請求項5乃至7の何れか1項による油圧式軸受。
- 前記2つの液体ポケット(9.1、9.2)の各々が、減衰チャンネル(8)を介して前記作用室(4)と流体連通している請求項5乃至8の何れか1項による油圧式軸受。
- 前記補償室(5)が、周囲環境(12)に対向する側を、転動形ベローズのように形成された、本質的に圧力の変化無しに容積が変化する膜(13)により画定されている請求項1乃至9の何れか1項による油圧式軸受。
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