JP4064933B2 - 油圧式軸受 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

このような油圧式軸受の機能は以下の通りである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

油圧式軸受の第１の実施態様の縦断面図。 図１に示した油圧式軸受を９０°回転した縦断面図。 図１に示した油圧式軸受のＡ−Ａ線に沿う断面図。 油圧式軸受の第２の実施態様の縦断面図。 図４に示した油圧式軸受を９０°回転した縦断面図。 図４に示した油圧式軸受のＢ−Ｂ線に沿う横断面図。 油圧式軸受の第３の実施態様の縦断面図。 油圧式軸受の第４の実施態様の縦断面図。 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９に示した油圧式軸受のＤ−Ｄ線に沿う横断面図。 油圧式軸受の第６の実施態様の縦断面図。 油圧式軸受の第７の実施態様の縦断面図。 油圧式軸受の第８の実施態様の横断面図。 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 (7)

1. 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、
   前記ジャーナル軸受（１）及び前記支持軸受（２）の相対的な軸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、前記作用室（４）と前記補償室（５）の間を流通可能であり、
   ２つの可変容量液体ポケット（９．１、９．２）が、減衰液で満たされているとともに、前記ジャーナル軸受（１）の芯（１０）内に配置されている減衰チャンネル（８）又はスロットル（１１）を介して相互に流体連通し、
   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、減衰液が前記減衰チャンネル（８）又はスロットル（１１）を介して、前記２つの可変容量液体ポケット（９．１、９．２）間を流通可能であり、
   前記２つの可変容量液体ポケット（９．１、９．２）が、前記作用室（４）及び前記補償室（５）から油圧的に分離されて配置されている油圧式軸受。
2. 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。
3. 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。
4. 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に記載の油圧式軸受。
5. 前記液体ポケット（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。
6. 前記減衰チャンネル（８）又は前記スロットル（１１）が前記芯（１０）内で螺旋形に延伸している請求項１乃至５の何れか１項による油圧式軸受。
7. 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６の何れか１項による油圧式軸受。

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