Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische
Antischwingungsbuchsen, die zwei starre, rohrförmige
Armaturen mit der Achse X enthalten, von denen die eine
die andere umgibt und die miteinander durch einen
Körper aus elastomerem Material verbunden sind, der so
ausgebildet ist, daß er mit diesen wenigstens zwei
dichte Taschen bildet, die sich in der Richtung Y, die
senkrecht zur Achse X verläuft, diametral
gegenüberliegen und die untereinander über einen engen
Durchgang in Verbindung stehen, wobei die Taschen und
der Kanal mit Flüssigkeit gefüllt sind.
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Buchsen dieser Art werden zum Zwecke der Verbindung
- eigentlich sogar der Abstützung - und der Dämpfung
zwischen zwei starren Teilen befestigt, die an der
einen bzw. anderen Armatur anbringbar sind und die
Schwingungen zueinander unterliegen können, die in der
diametralen Richtung Y auftreten, wobei die Anordnung
so gestaltet ist, daß wenigstens bei bestimmten
Schwingungen die Flüssigkeit abwechselnd durch den
engen Durchgang von der einen in die andere Tasche
gedrückt wird und umgekehrt. Dadurch wird in der
Flüssigkeit bei einer gegebenen Frequenz der
Schwingungen in Abhängigkeit von den Abmessungen des
Durchgangs ein Resonanzeffekt erzeugt, der in der Lage
ist, die Übertragung dieser Schwingungen von der einen
Armatur auf die andere zu dämpfen.
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Buchsen dieser Art werden beispielsweise zwischen einem
Fahrzeugchassis oder einer Fahrzeugkarosserie
einerseits und dem Verbrennungsmotor oder der
Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeuges andererseits
eingebaut.
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Die Erfindung betrifft insbesondere solche hydraulische
Antischwingungsbuchsen, die dazu dienen, den
geschilderten Dämpfungseffekt zwischen den beiden
rohrförmigen Armaturen nicht nur in der diametralen
Richtung Y, sondern auch in der axialen Richtung X
auszuüben.
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Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, an einem
axialen Ende der Buchse eine ringförmige Kammer zu
bilden, die durch Verlängerungen der beiden
rohrförmigen Armaturen, durch den zwischen diesen
angeordneten Körper aus elastomerem Material sowie eine
elastische Wandung begrenzt wird, die widerstandfähig
gegenüber axialer Druckbelastung und axial zwischen den
erwähnten Verlängerungen angeordnet ist, wobei diese
Kammer über einen engen Kanal mit einer deformierbaren
Kammer verbunden ist und beide Kammern und der Kanal
gemeinsam mit Flüssigkeit gefüllt sind
(JP Nr. 59-37 349).
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Bei dieser konstruktiven Lösung handelt es sich bei der
ringförmigen Kammer um eine "Arbeitskammer", d. h. eine
Kammer die teilweise durch eine elastisch verformbare
Wandung begrenzt wird. Das gleiche trifft für die
Taschen der Hülse zu. Damit ist der Nachteil verbunden,
daß eine Interferenz zwischen den beiden Dämpfungsarten
auftritt, die durch die Hülse in den beiden
Richtungen X bzw. Y erzielt werden.
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Mit anderen Worten kann eine radiale Deformation der
Hülse in der Richtung Y nicht nur die Überführung von
Dämpfungsflüssigkeit in dieser Richtung Y hervorrufen,
sondern auch die Überführung dieser Flüssigkeit in
axialer Richtung X, was dazu führen kann, daß die
axiale Verbindung, die zwischen den beiden Armaturen
besteht, selbst dann gestört wird, wenn keine relative
Schwingung in dieser Richtung zwischen den beiden
Armaturen auftritt.
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Dieser Überlagerungseffekt kann auch umgekehrt
beobachtet werden, wenn eine rein axiale Verformung auf
die Vorrichtung einwirkt; diese Verformung kann
Auswirkungen auf ihr radiales Verhalten haben.
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Die Aufgabe die der Erfindung zugrunde liegt, besteht
darin, diesen Nachteil auszuschalten und die Dämpfungen
in der Richtung X bzw. Y unabhängig voneinander
sicherzustellen.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die
deformierbare Kammer eine ringförmige Ausgleichskammer
ist, die an dem anderen axialen Ende der Buchse
angeordnet ist und durch den dazwischenliegenden Körper
aus elastomerem Material, durch Verlängerungen der
beiden rohrförmigen Armaturen und eine biegsame
ringförmige Membran begrenzt wird, die der Deformation
nur einen vernachlässigbaren Widerstand entgegensetzt
und die beiden Verlängerungen miteinander verbindet.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen
darüber hinaus die eine und/oder andere der folgenden
Maßnahmen vor:
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- Es werden vier Taschen vorgesehen, die um die
Achse X verteilt angeordnet sind, wobei die sich
diametral gegenüberliegenden Taschen paarweise
über enge Kanäle miteinander verbunden sind.
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- Wenigstens eine der Taschen ist mit der
Ausgleichskammer über einen engen Kanal verbunden.
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- Die innere rohrförmige Armatur besteht aus zwei
Rohrstücken, die dicht aufeinander aufgeschrumpft
sind und die verschiedenen engen Durchgänge
bestehen aus Rinnen, die in einer der beiden
nebeneinanderliegenden zylindrischen Oberflächen
der beiden Rohrstücke ausgenommen sind, wobei die
Rinnen an ihren Enden mit radialen Löchern in
Verbindung stehen, die in dem äußeren Rohrstück
ausgenommen sind.
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- Das Rohrstück, in dem die Rinnen ausgenommen sind,
ist das innere Rohrstück.
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Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen der
Erfindung, auf die diese nicht beschränkt ist,
erläutert.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen axialen Schnitt gemäß der
Linie I-I der Fig. 2 bzw. einen Querschnitt gemäß der
Linie II-II der Fig. 1 durch eine hydraulische
Antischwingungsbuchse gemäß vorliegender Erfindung.
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Fig. 3 ist ein der Fig. 2 entsprechender Querschnitt
durch eine abgeänderte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen hydraulischen Antischwingungsbuchse.
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Fig. 4 zeigt eine der Komponenten der abgeänderten
Ausführungsform in perspektivischer Darstellung.
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In allen Fällen besteht die Hülse aus folgenden Teilen:
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- Einer rohrförmigen metallischen inneren Armatur 1,
die die Form eines Zylinders hat,
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- einer äußeren, metallischen, rohrförmigen,
ebenfalls zylindrischen Armatur 2, die die
Armatur 1 umgibt und im Ruhezustand der Buchse
koaxial zur Armatur 1 angeordnet ist, wobei die
den beiden Armaturen gemeinsame Achse X in
senkrechter Richtung verläuft und
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- einem Körper 3 aus elastomerem Material, der die
beiden Armaturen 1 und 2 miteinander verbindet,
wobei zwischen den rohrförmigen Armaturen zwei
dichte Taschen A und B ausgenommen sind, die sich
diametral in der Richtung Y gegenüberliegen.
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Die innere Armatur soll mit einer (nicht dargestellten)
Welle verbunden werden, die dicht durch die Armatur
hindurchgeführt ist, während die äußere Armatur 2 mit
einem (nicht dargestellten) Lager verbunden werden
soll, wobei die Welle und das Lager mit jeweils einem
von zwei starren Elementen verbunden sind, zwischen
denen man eine Antischwingungsbuchse anbringen möchte,
wobei es sich bei den Elementen um eine Fahrzeugachse
und das Chassis oder den Fahrzeugkasten handeln kann.
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Die beiden Taschen A und B sind untereinander über
einen engen Durchgang 4 verbunden; die beiden Taschen
ebenso wie dieser Kanal sind mit einer
Dämpfungsflüssigkeit gefüllt.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der
Durchgang 4, wie nachfolgend beschrieben, ausgeführt.
Die innere rohrförmige Armatur 1 besteht aus zwei
Rohrstücken, dem inneren Rohrstück 1&sub1; und dem äußeren
Rohrstück 1&sub2;, die dicht ineinandergesteckt sind; der
Durchgang 4 besteht im wesentlichen aus einer
halbzylindrischen Rinne 4&sub1;, die in der äußeren
zylindrischen Fläche des inneren Rohrstückes 1&sub1;
ausgenommen ist, wobei diese Rinne dürch den
gegenüberliegenden Abschnitt der inneren zylindrischen
Fläche des äußeren Rohrstückes 1&sub2; abgedeckt ist und
ihre Enden mit zwei diametral ausgerichteten radialen
Löchern 4&sub2; in Verbindung stehen, die in dem äußeren
Rohrstück 1&sub2; ausgenommen sind und in jeweils eine der
beiden Taschen A und B münden.
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Die Befestigung des inneren Rohrstückes 1&sub1; in dem
äußeren Rohrstück 1&sub2; erfolgt vorteilhafterweise durch
eine Börde verbindung, indem die dünn ausgebildeten
Enden 20 des inneren Rohrstückes nach außen gegen die
Enden des äußeren Rohrstückes umgebogen werden.
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Mit einer solchen Buchse führen, wie man weiß, die
relativen Schwingungen, die in der Richtung Y an einer
der beiden rohrförmigen Armaturen 1 und 2 auftreten,
dazu, daß die Dämpfungsflüssigkeit abwechselnd in den
Durchgang 4 gedrückt wird. Bei einem genau bestimmten
Wert der Schwingungsfrequenzen, der im wesentlichen von
den Abmessungen des Durchgangs 4 abhängt, gerät die
Flüssigkeitssäule, die in dem Kanal vorhanden ist, in
Resonanz und die wechselnden Schwingungen, die dabei
entstehen, führen dazu, daß die Übertragung der
Schwingungen zwischen den beiden Armaturen verhindert
oder zumindest stark abgeschwächt wird.
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Es kann in bestimmten Fällen von Interesse sein, eine
Dämpfung der beschriebenen Art, nicht nur in der
Richtung Y, sondern auch in wenigstens einer anderen
Richtung und insbesondere in der Richtung der Achse X
zu erhalten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn man
als "Galopp" bezeichnete Relativbewegungen dämpfen
will, die an bestimmten Fahrgestellaufhängungen von
Fahrzeugen auftreten und deren Bahnen sich längs
Elypsen erstrecken, die in senkrechten Längsebenen
dieser Fahrzeuge und nicht in einfachen geraden
senkrechten Abschnitten verlaufen.
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Zu diesem Zweck bildet man an dem axialen, oberen Ende
der Hülse eine Ringkammer C aus, die axial zu dem
elastomerem Körper 3 angeordnet ist und die innen durch
eine axiale Verlängerung 5 der rohrförmigen inneren
Armatur 1 und einen starren Kragen 6, der das Ende der
Verlängerung 5 nach außen zu radial verlängert und
außen durch eine elastische Wandung 7 begrenzt wird,
die widerstandfähig gegenüber axialer Druckbelastung
ist und die axial zwischen dem Rand des Kragens 6 und
einem anderen Kragen 8 angeordnet ist, der das
entsprechende äußere Ende der rohrförmigen äußeren
Armatur 2 radial nach außen verlängert.
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Die elastische Wandung 7 hat vorteilhafterweise im
wesentlichen die Form eines Zylinders mit wenigstens
einer äußeren Verstärkungsscheibe 9, die aus einem
Stück mit dieser gegossen ist.
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Darüber hinaus sieht man erfindungsgemäß eine
Ausgleichskammer vor, d. h. eine Kammer, die wenigstens
teilweise durch eine flexible Membran oder einen Balg
mit einem sehr geringen Verformungswiderstand begrenzt
wird, verbindet die Ringkammer C mit dieser
Kompensationskammer über einen engen Kanal und füllt
den Kanal und die beiden Kammern, die dieser verbindet,
mit Flüssigkeit.
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Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung, die auf
den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, ist die
Kompensationskammer eine Ringkammer D, die an dem
axialen unteren Ende der Buchse vorgesehen ist und die
innen durch eine axiale Verlängerung 10 der inneren
rohrförmigen Armatur 1 und außen durch eine axiale
Verlängerung 11 der äußeren rohrförmigen Armatur 2
begrenzt wird. Die axiale Begrenzung erfolgt durch den
Körper 3 aus elastomerem Material bzw. die
flexible Membran oder den Balg 12, der hier ringförmig
und dicht mit den beiden Verlängerungen 10 und 11
verbunden ist.
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Der enge Kanal, der vorgesehen ist, um die beiden
Ringkammern C und D miteinander zu verbinden, ist hier
mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet.
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Bei dem auf der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel besteht der enge Kanal 13, wie der
Kanal 4, aus einer in Längsrichtung verlaufenden Rinne,
die in der äußeren zylinderischen Oberfläche des oben
erwähnten inneren Rohrstückes 1&sub1; ausgenommen ist; die
beiden Enden dieser Rinne sind mit zwei Öffnungen 14
verbunden, die radial in dem äußeren Rohrstück 1&sub2;
ausgenommen sind und münden in jeweils eine der beiden
Kammern C oder D.
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Bei einer derartigen konstruktiven Lösung führen die
axial an einer der beiden rohrförmigen Armaturen
1 und 2, in bezug auf die andere auftretenden relativen
Schwingungen, auch dazu, daß abwechselnd Flüssigkeit in
den engen Kanal 13 gedrückt wird und daß bei einem
vorgegebenen Wert der Frequenz dieser Schwingungen die
Flüssigkeitssäule, die in diesem Kanal enthalten ist,
einem Resonanzeffekt unterworfen ist, der eine wirksame
Dämpfung dieser Schwingungen sicherstellt.
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Diese "axiale" Dämpfung wird somit völlig unabhängig
von der "radialen" Dämpfung, die oben beschrieben
wurde, sichergestellt, wodurch es möglich ist, jede der
beiden Verhaltensweisen zu regulieren.
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Im übrigen spielen im Unterschied zu dem, was man bei
den oben erwähnten radialen Schwingungen beobachtet,
die in der Richtung Y orientiert sind und sich auf die
beiden identischen Taschen A und B auswirken, die
beiden Ringkammern C und D, hier nicht exakt die
gleiche Rolle.
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In diesem Fall arbeitet nur die Kammer C tatsächlich,
wobei auf jede axiale Kompression ihrer elastischen
Wandung 7 eine axiale elastische Erweiterung dieser
Wandung folgt: die Kammer D kann im Gegensatz dazu nur
passiv ohne elastische Reaktion den Überschuß der
Flüssigkeit des veränderlichen Volumens aufnehmen, das
in die Kammer gedrückt oder aus dieser Kammer über den
Kanal 13 abgesaugt wird.
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Dieses als reiner "Ausgleich" anzusehende Verhalten der
ringförmigen Kammer D, macht die Aufnahme des folgenden
Merkmals möglich.
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Um die Anzahl der Frequenzen, gegenüber denen die
Dämpfung der Vorrichtung in der Richtung Y wirksam ist
zu vergrößern, sieht man wenigstens einen zusätzlichen
engen Kanal vor, der wenigstens eine der beiden Taschen
A und B mit der Ringkammer D verbindet, vorzugsweise
zwei derartige Kanäle 15, 16, die an jeweils einer der
beiden Taschen vorgesehen sind.
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Diese Maßnahme kann angewendet werden, ohne daß die
vollständige Unabhängigkeit zwischen den beiden
Dämpfungen, die jeweils in den beiden Richtungen X
und Y stattfinden werden, betroffen ist, weil die
Kammer D eine Ausgleichskammer ist, die nur passiv die
unterschiedlichen Überschüsse der Flüssigkeit
absorbieren kann, die ihr aufgegeben werden, ohne daß
irgendeine elastische Reaktion auf diese Überschüsse
stattfindet.
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Auch hier bestehen, wie bei den erwähnten Durchgängen
4 und 13, die Kanäle 15 und 16 vorteilhafterweise aus
Rinnen, die in dem inneren Rohrstück 1&sub1; ausgenommen
sind, das von entsprechenden gegenüberliegenden
Abschnitten der inneren zylindrischen Oberfläche des
äußeren Rohrstückes 12 überdeckt ist, wobei die Rinnen
mit den Taschen A und B und der Kammer D über radiale
Öffnungen, die in dem äußeren Rohrstück ausgenommen
sind, in Verbindung stehen.
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Wenn man die Frequenzen der Schwingungen gegenüber
denen, bei denen die Buchse in der Lage ist, eine gute
Dämpfung in der axialen Richtung sicherzustellen,
vervielfachen möchte, kann man auch die Anzahl der
engen Kanäle vermehren, die die beiden ringförmigen
Kammern C und D miteinander verbinden, gegebenenfalls
indem man wenigstens eine dieser beiden Kammern in
wenigstens zwei getrennte Räume unterteilt, die jeweils
entweder mit der anderen nicht geteilten Kammer oder
mit unterteilten Räumen dieser anderen Kammer in
Verbindung stehen.
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Unabhängig von der gewählten Ausführungsform erhält man
schließlich eine Dämpfungsbuchse, deren Aufbau,
Funktion und Vorteile (insbesondere die Möglichkeit,
eine wirksame Dämpfung in zwei Richtungen
sicherzustellen, d. h. in den Richtungen X und Y, die
senkrecht zueinander verlaufen), vorstehend ausreichend
beschrieben sind.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die
vorstehend besonders betrachteten Ausführungsformen
beschränkt; sie umfaßt vielmehr alle Varianten,
insbesondere solche, bei denen die Buchse in der Lage
ist, eine wirksame Dämpfung nicht nur in zwei
Richtungen, sondern in drei Richtungen oder
"universell" sicherzustellen, d. h. in den drei
Richtungen X, Y und Z, die senkrecht zueinander
verlaufen.
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Diese Variante ist auf den Figuren 3 und 4 dargestellt.
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Bei dieser Ausführungsform ersetzt man die beiden
Kammern A und B, die sich in der Richtung Y diametral
gegenüberliegen, durch vier Kammern A, B, E und F, die
regelmäßig verteilt oder nicht um die Achse X
angeordnet sind, wobei sich jeweils zwei
gegenüberliegen, nämlich die beiden Kammern A und B in
der Richtung Y und die beiden Kammern E und F in der
Richtung Z, die senkrecht zu den beiden Richtungen
X und Y verläuft. Man verbindet diametral jeweils zwei
dieser Kammern mittels enger Durchgänge nach Art des
Durchgangs 4, wobei der Durchgang 4 die beiden Kammern
A und B und ein anderer Durchgang 17 gleicher Art die
beiden Kammern E und F miteinander verbindet.
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Jede dieser vier Kammern A, B, E und F kann mit der
ringförmigen Kammer D über einen engen Kanal nach Art
der Kanäle 15 und 16 verbunden sein, wobei die Kanäle
jeweils mit den Bezugszeichen 18 und 19 bezeichnet
sind.
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Wie man aus dieser Figur sieht, muß man
selbstverständlich vermeiden, daß die verschiedenen
Kanäle sich kreuzen, was dazu führt, daß man bei
bestimmten Kanälen zwischen diesen Umgehungen vorsehen
muß, die es ihnen ermöglichen, die anderen Kanäle zu
umlaufen.
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Man kann diese Umgehungen dazu benutzen, bestimmten der
Kanäle eine relativ große Länge zu geben, wie es für
bestimmte Anwendungsmöglichkeiten gewünscht wird.
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Mit einer solchen Variante kann man eine wirksame
Dämpfung in allen räumlichen Richtungen sicherstellen,
weil jede beliebige Richtung in drei Komponenten
zerlegt werden kann, die jeweils in den drei
Richtungen X, Y und Z orientiert sind. Die
Vervielfachung der vorstehend beschriebenen Kanäle,
verbunden damit, daß die Kammer D eine reine
Kompensationskammer ist, in die die Mehrzahl der Kanäle
mündet, ermöglicht es, die Buchse unabhängig an mehrere
Arten von Schwingungen anzupassen, die auf die Buchse
in verschiedenen Richtungen einwirken.