CN102472355B - 减振构件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种至少提高了3次模式时的减振效果的减振构件。本发明的减振构件(101)具备隔着被激振部(支承部(A))对置配置的对称形状的一对振动体(11、12)。振动体(11、12)分别具备:从被激振部(支承部(A))延伸的第一振动部(1);以从第一振动部(1)分支的方式从第一连接部(4)延伸的第二振动部(2);以从第一振动部(1)分支的方式从第二连接部(5)延伸的第三振动部(3)。第一连接部(4)设置在比第二连接部(5)靠近被激振部(支承部(A))的位置。减振构件(101)以被激振部(支承部(A))、第一连接部(4)及第二连接部(5)为支点进行振动。
Description
技术领域
本发明涉及能够减少多个频带中的振动的减振构件。
背景技术
在AV(Audio Visual)设备、复印机及空气压缩机等产生压力脉动的装置中安装有电动机、减速器、螺旋桨等旋转设备。伴随着这些旋转设备的旋转,从该旋转设备产生频率及振幅分别恒定的激振力。由此,固定旋转设备的托架主体等结构物被激振,产生噪音。本发明者们提出了一种通过将反共振频率与激振频率一致的钢板制的两端自由梁的中点安装在结构物上,而减少旋转设备的旋转引起的放射音的技术(例如,参照专利文献1)。根据专利文献1所记载的技术,由于两端自由梁(吸振部)所产生的位移和力以相同相位进行振动,因此产生与旋转设备的振动(旋转)所产生的激振力相反相位的力。由此,能够使吸振部与托架主体的连结部的位移为零,其结果是,能够减少托架主体的振动。
另一方面,在旋转设备的激振力中,通常除了基本次的频率(f[Hz])成分之外,还包含其2倍、3倍、■■■的频率(2f[Hz]、3f[Hz]、■■■)成分。因此,为了使用具有单一的反共振频率的动力吸振器来减少从结构物放射的噪音(放射音),而需要将与各频率一致的多个动力吸振器安装在结构物上。然而,由于设置空间存在制约,因此有时无法将充分个数的动力吸振器安装在结构物上。
作为用于解决该问题的技术,本发明者们提出有专利文献2所记载的技术。专利文献2所记载的技术是在两端设有折回部的锯齿形的多关节型动力吸振器(减振构件)。通过该减振构件,在更小的设置空间中,能够减少具有基本次的1倍、2倍、3倍、■■■(1次、2次、3次、■■■)的频率成分的全部的振动。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本国特开2006-258286号公报
【专利文献2】日本国特开2008-267538号公报
然而,在专利文献2的例如图9所记载的减振构件中,3次模式时的等价质量(表示减振效果的参数)非常小。这表示3次模式时的减振效果(3次的减振效果)轻微。其原因是板状部(4)的两侧的板状部(Beam2)及其外侧的板状部(Beam3)在3次模式时以相反相位进行振动。由此,Beam2、3的振动相互抵消,其结果是,减振效果减小。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作出,其目的在于提供一种至少能提高3次模式时的减振效果的减振构件。
为了实现上述目的,本发明提供一种减振构件,具备隔着被激振部对置配置的对称形状的一对振动体,其中,所述振动体分别具备:第一振动部,其从所述被激振部延伸;第二振动部,其以从所述第一振动部分支的方式从设置于所述第一振动部的第一连接部延伸;第三振动部,其以从所述第一振动部分支的方式从设置于所述第一振动部的第二连接部延伸,所述第一连接部设置在比所述第二连接部靠近所述被激振部的位置,所述振动体以所述被激振部、所述第一连接部及所述第二连接部为支点进行振动。
根据本发明,通过将第一连接部设置在比第二连接部靠近被激振部侧,而第二振动部及第三振动部的振动的支点相互错开。其结果是,第二振动部及第三振动部的相反相位所产生的振动的抵消量减小,3次模式时的等价质量比以往增大。即,根据本发明,与以往相比,至少能够提高3次模式时的减振效果量。
另外,在本发明中,优选所述第一连接部及所述第二连接部的刚性比所述第一振动部、所述第二振动部及所述第三振动部的刚性高。
在该结构中,由于第一连接部及第二连接部的刚性提高,因而这些第一及第二连接部(成为振动的支点的部分)的扭转成分的影响减小。其结果是,例如,能够利用一维的梁对减振构件进行模型化而对其反共振频率进行设计、调整。即,能够容易对减振构件的反共振频率进行设计、调整。
此外,在本发明中,优选,所述第一振动部、所述第二振动部及所述第三振动部均为板状部,所述第一连接部是设有凹凸的第一折回部,所述第二连接部是设有凹凸的第二折回部。
在该结构中,各振动部为板状部,且通过凹凸来提高各连接部的刚性,由此,减振构件能够由例如1片板材来制作。即,能够降低减振构件的制造成本。
此外,在本发明中,优选,在所述第一折回部及所述第二折回部设置的所述凹凸分别具有在与沿着所述一对振动体的对置方向延伸的中心线正交的方向上连续的棱线部。
在该结构中,对于绕折弯部的中心线旋转的旋转方向的扭转成分的刚性提高。在反共振频率的设计、调整时,由于刚性提高,因而该扭转成分的影响减小。
另外,在该结构中,中心线所延伸的方向上的折弯部的尺寸能够比以往减小。由此,能够对第二板状部的长度进行调整的空间比以往增加,其结果是,更容易对减振构件的反共振频率进行设计、调整。
此外,在本发明中,优选,所述一对振动体通过对板状体开设切口而形成于所述板状体自身。
根据该结构,动力吸振器形成于板状体自身。因此,无需在板状体上另外安装减振构件。因此,能够防止板状体变重,且在板状体的表面没有凸状物,因此容易操作且能实现省空间化。
【发明效果】
根据本发明,通过本发明的构成要件,尤其是通过将第一连接部设置在比第二连接部靠近被激振部的位置,而至少能够提高3次模式时的减振效果量。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的减振构件的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图2是表示比较例的减振构件的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图3是表示比较例的减振构件的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图4(a)、(b)、(c)是图1所示的减振构件的各次的振动模式的说明图。
图5是表示本发明的第二实施方式的减振构件的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图6是表示本发明的第三实施方式的减振构件的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图7是表示本发明的第四实施方式的减振构件的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图8是表示图1所示的减振构件的变形例的简图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明用于实施本发明的方式。需要说明的是,本发明的减振构件配设在与例如AV(Audio Visual)设备、复印机及空气压缩机等产生压力脉动的装置中使用的电动机、减速器、螺旋桨等旋转设备(振动源)直接相接的板状体等结构物上,或配设在经由空气介质而接受来自这些振动源的振动(接受来自振动源的噪音)的板状体等结构物上。更详细而言,本发明的减振构件配设在例如AV(Audio Visual)设备、复印机、空气压缩机等的罩上,或对电动机、减速器、螺旋桨等进行支承的托架主体或台架等支承构件上。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的减振构件101的简图,(a)是减振构件101的俯视图,(b)是减振构件101的侧视图。
如图1(a)、(b)所示,本实施方式的减振构件101具备隔着被激振部(支承部A)对置配置的对称形状的一对振动体11、12。通过这一对振动体11、12形成动力吸振器。减振构件101通过对1片板材进行加工来制作。需要说明的是,减振构件101也可以在分别成形出对称形状的振动体11、12后,通过连结来制作。作为减振构件101的材料,列举有钢板、不锈钢板、铝板、铜板等金属板或工程塑料等(在其他的实施方式中也同样)。
在此,位于减振构件101的中心的支承部A通过焊接、螺栓、销等安装在作为减振对象的AV(Audio Visual)设备、复印机、空气压缩机等的罩上,或安装在对电动机、减速器、螺旋桨等旋转设备(振动源)进行支承的托架主体或台架等上。
振动体11、12分别相对于沿着振动体11、12的对置方向延伸的中心线S1对称地形成。而且,振动体11、12分别具备:沿着中心线S1延伸的第一振动部1;在与中心线S1正交的中心线S2所延伸的方向上配置在第一振动部1的两侧的第二振动部2;在中心线S2所延伸的方向上配置在两个第二振动部2的两侧的两个第三振动部3。即,两个第三振动部3隔着两个第二振动部2及一个第一振动部1配置。
(第一振动部)
第一振动部1是从支承部A延伸的矩形的板状部。在第一振动部1的长度方向(中心线S1所延伸的方向)中途部设有从第一振动部1分支的第一连接部4。而且,在第一振动部1的长度方向端部设有从第一振动部1分支的第二连接部5。如此,第一连接部4设置在比第二连接部5靠近支承部A的位置(被激振部侧)。换言之,以第一连接部4与支承部A之间的距离小于第二连接部5与支承部A之间的距离的方式配置第一及第二连接部。
(第二振动部)
第二振动部2是从第一连接部4朝向支承部A侧延伸的矩形的板状部。具体而言,第二振动部2从第一振动部1的长度方向中途部的、中心线S2所延伸的方向上的两侧部分向支承部A这一方延伸。该第一振动部1的长度方向中途部及其两侧部分是第一连接部4(第一折弯部)。第一振动部1及第二振动部2通过在矩形形状的板材上开设切口C1而形成,并隔着切口C1彼此相邻。
(第三振动部)
第三振动部3是从第二连接部5朝向支承部A侧延伸的矩形的板状部。具体而言,第三振动部3在第二振动部2的外侧,从第一振动部1的长度方向端部的、中心线S2所延伸的方向上的两侧部分向支承部A这一方延伸。该第一振动部1的长度方向端部及其两侧部分是第二连接部5(第二折弯部)。第二振动部2及第三振动部3通过在矩形形状的板材开设切口C2而形成,并隔着切口C2彼此相邻。
(连接部(折弯部))
本发明的减振构件101(振动体11、12)也可以不利用板材,而利用线材来制作(在其他的实施方式中也同样)。这种情况下,通常,通过线材的折弯(折回)加工来形成减振构件。
与板材相比,线材的声音的放射效率低,因此由线材构成的减振构件具有即使减振构件自身发生振动也不易放射声音这样的特征。
第一连接部4及第二连接部5分别具有凹凸(第一凹凸6及第二凹凸8),从而具有比各振动部1、2、3高的刚性。换言之,第一连接部4及第二连接部5分别是凹凸(第一凹凸6及第二凹凸8)的方式,因此具有比各振动部1、2、3高的刚性。在本实施方式中,设置于各连接部的凹凸(第一凹凸6及第二凹凸8)分别通过山形折曲加工(山形折曲的折弯加工)形成。这些凹凸(第一凹凸6及第二凹凸8)分别具有在中心线S2所延伸的方向上连续的棱线部7、9。需要说明的是,用于提高刚性的凹凸(第一凹凸6及第二凹凸8)既可以通过冲裁加工来形成,也可以通过在各连接部重叠细长的板材、增加厚度来形成。通过折弯加工来形成凹凸(第一凹凸6及第二凹凸8)时,能够容易地在各连接部形成凹凸。凹凸的形状并不局限于本实施方式的形状。
另外,对第一振动部1和第二振动部2进行分割的切口C1到达第一凹凸6的形成开始位置。对第二振动部2和第三振动部3进行分割的切口C2也到达第二凹凸8的形成开始位置。
需要说明的是,通过线材来形成本发明的减振构件时,对于构成第一连接部及第二连接部的线材而言,例如通过增大其直径来提高刚性,该第一连接部从第一振动部分支地设置且将第一振动部和第二振动部连接,该第二连接部从第一振动部分支地设置且将第一振动部和第三振动部连接。
在此,在减振构件101中,被激振部(支承部A)、第一连接部4及第二连接部5成为支点,第一、第二及第三振动部1、2、3沿着z轴方向振动。在第一及第二连接部4、5上设置的凹凸6、8的作用下,对于绕第一及第二连接部4、5的中心线S1(绕x轴)旋转的旋转方向的扭转成分的刚性上升。由此,将具有绕x轴的旋转方向的扭转成分的影响减少成可以忽视的程度。其结果是,能够利用例如一维的梁对减振构件101进行模型化。
具体而言,使减振构件101以激振力F0进行中点激振的模式形状可以通过以该中点(支承部A)作为刚性边界的单侧一半的悬臂梁进行模型化。即,可以通过作为刚性边界的支承部A以激振力F0/2激振的悬臂梁来进行模型化。
此时,激振力F0/2与作为刚性边界的支承部A(x=0)上的梁的剪切力相平衡,因此根据下式(1)所示的动质量的极大值,来求出梁(各振动部)的反共振频率。在此,Z表示各振动部的z方向的位移量,右边的分母表示对该位移量进行了二次微分所得到的值。
【数1】
…式(1)
另外,在通过凹凸6、8提高了第一及第二连接部4、5的刚性的情况以及开设切口C1、C2至第一及第二连接部4、5的凹凸6、8的情况的作用下,也可以不像以往那样考虑第一及第二连接部4、5的宽度尺寸(第一及第二连接部4、5的、中心线S1所延伸的方向上的尺寸)。通常,设计参数越多,误差越增加,但根据减振构件101,能够减少设计参数的个数,从而能够减少误差。
上述情况的结果是,能够使用简化的理论模型来对减振构件101进行形状设计。换言之,能够容易对减振构件101的反共振频率进行设计、调整。
另外,根据减振构件101,能够比以往缩短中心线S1所延伸的方向上的第一连接部4的尺寸。由此,中心侧(支承部A侧)的空间比以往增加,在该空间内,容易调整第二振动部2的长度。其结果是,更容易对减振构件101的反共振频率进行设计、调整。
需要说明的是,在图1(b)中,示出的是第二振动部2相对于第一振动部1倾斜,且第三振动部3相对于第一振动部1倾斜,但实际上,第一振动部1、第二振动部2及第三振动部3处于同一平面上。图示的各振动部的倾斜是为了区别第一、第二及第三振动部1、2、3而示出的(在其他的实施方式中也同样)。需要说明的是,也可以是第二振动部2及第三振动部3中的至少任一者相对于第一振动部1稍倾斜。
(3次的减振效果)
另外,在本实施方式的减振构件101中,通过将第一连接部4设置在比第二连接部5靠近被激振部侧的位置(支承部A侧)侧,而使第二振动部2及第三振动部3的振动的支点相互错开。其结果是,第二振动部2及第三振动部3的相反相位所产生的振动的抵消量比以往减小,各振动容易传递至动力吸振器设置部(支承部A)。换言之,3次模式时的等价质量增大,3次模式时的减振效果比以往增大。需要说明的是,等价质量是利用驱动点迁移率来表示动力吸振器的减振效果时的参数,通过将各反共振频率的动质量(参照上述的式(1))的绝对值乘以损失系数η来算出。
图2(a)、(b)表示比较例的减振构件801,图3(a)、(b)表示比较例的减振构件901。而且,通过数值解析来求出本实施方式的减振构件101及比较例的减振构件801、901的各模式下的各反共振频率及等价质量。并且,验证了通过将第一连接部4设置在比第二连接部5靠近被激振部的位置(支承部A侧),而使对减振效果进行主导的3次模式时的等价质量增大的情况。
在比较例的减振构件801、901中,第一振动部17与第二振动部18的连接部、及第一振动部17与第三振动部19的连接部的中心线S1方向的位置均相同(第一振动部17上的位置相同的连接部20)。减振构件801、901在第二振动部18的长度L2上不同。
减振构件101、减振构件801、901均通过钢板(损失系数η=0.008,板厚0.8mm)来制作。
减振构件101的各部分尺寸如下所述。
L1:35mm,L2:25mm,L3:23mm,L4:8mm
B1~B3:分别为8mm
减振构件801的各部分尺寸如下所述。
L1:35mm,L2:25mm,L3:23mm
B1~B3:分别为8mm
减振构件901的各部分尺寸如下所述。
L1:35mm,L2:33mm,L3:23mm
B1~B3:分别为8mm
在上述的条件下,通过数值解析求出了1次模式、2次模式、3次模式的反共振频率及等价质量。表1表示其结果。
【表1】
如表1所示,根据本实施方式的减振构件101,3次的减振效果至少提升了50倍以上(等价质量比,2.4/0.044=约55)。即,根据减振构件101,3次模式时的减振效果比以往大幅提升。需要说明的是,根据减振构件101的各部分尺寸的不同,而等价质量的大小发生变化。然而,与连接部的位置相同(即仅具有一个连接部)的减振构件801、901相比,在将第一连接部4设置在比第二连接部5靠近被激振部的位置(支承部A侧)的减振构件101中,确认到了对减振效果进行主导的3次的等价质量增大的情况。
需要说明的是,在比较例的减振构件801、901中,通过凹凸(山形折曲形状)提高了连接部20的刚性。因此,减振构件801、901具有能够使用简化的理论模型容易地对其反共振频率进行设计、调整这样的效果,在该点上,与减振构件101一样。
图4(a)、(b)、(c)是说明减振构件101(损失系数η=0.008,板厚0.8mm,L1:35mm,L2:25mm,L3:23mm,L4:8mm,B1~B3:分别为8mm)的FEM解析所产生的各次的振动模式的立体图。图4(a)、(b)、(c)分别表示1次模式、2次模式、3次模式。
如图4(a)所示,在1次模式时,振动体11、12分别整体作为一个质量体以相同相位进行振动。而且,在2次模式下,位于最外侧的第三振动部3的振幅大(参照图4(b))。在3次模式下,配置在第一振动部1与第三振动部3之间的第二振动部2的振幅大(参照图4(c))。在越靠近振动传播路径的位置设置动力吸振器,而动力吸振器的减振效果越大,因此通过将对3次的减振有效的第二振动部2设置在靠近激振点(支承部A)的位置,而减振构件101的3次的等价质量大幅增大。
(第二实施方式)
图5是表示本发明的第二实施方式的减振构件201的简图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。以下,主要说明第二实施方式的减振构件201的与第一实施方式的减振构件101的不同点。
第一实施方式的减振构件101的振动体11(或振动体12)具有两个连接部和三个振动部,相对于此,第二实施方式的减振构件201的振动体21(或振动体22)具有三个连接部和四个振动部,该点为区别点。
如图5所示,减振构件201的振动体21(或振动体22)具有:在与中心线S1正交的方向上以从两侧夹持两个第三振动部3的方式配置的两个第四振动部10(矩形的板状体);将第一振动部1与第四振动部10连接的第三连接部13。设置于第三连接部13的第三凹凸14具有在中心线S2所延伸的方向上连续的棱线部15。而且,第二连接部5设置在比第三连接部13靠近被激振部的位置(支承部A侧)。需要说明的是,在第二减振构件201中,第一振动部1的长度方向端部及其两侧部分是第三连接部13,第二连接部5与第一实施方式不同,成为第一振动部1的长度方向端部及其两侧部分。
第四振动部10从距第一振动部1的支承部A远的一侧的端部(长度方向端部)的与中心线S1正交的方向上的两侧部分向支承部A这一方延伸。对第四振动部10和第三振动部3进行分割的切口到达第三凹凸14的形成开始位置。第三凹凸14与第一及第二凹凸6、8同样地通过山形折曲加工(山形折曲的折弯加工)形成。如此,通过振动体21、22来形成一对动力吸振器(减振构件201)。
减振构件201在低频带具有1次模式~4次模式这四个振动模式。根据将第一连接部4设置在比第二连接部5靠近被激振部的位置(支承部A侧)且将第二连接部5设置在比第三连接部13靠近被激振部侧(支承部A侧)的减振构件201,不仅3次模式,而且4次模式时的减振效果量也比以往增大。
需要说明的是,各振动体具有的连接部(位置错开的连接部)并不局限于1个~3个,各振动体也可以具有四个以上的连接部。通过增加位置错开的连接部,而能够较多地产生对减振对象的振动的减少具有效果的高次模式的振动。
(第三实施方式)
图6(a)、(b)是本发明的第三实施方式的减振构件301的俯视图及侧视图。以下,主要说明第三实施方式的减振构件301的与第一实施方式的减振构件101的不同点。
第一实施方式的减振构件101与本实施方式的减振构件301的不同点在于第二振动部2的延伸的方向。在减振构件101中,第二振动部2从第一连接部4朝向支承部A侧延伸,相对于此,在本实施方式的减振构件301中,第二振动部2从第一连接部4朝向离开支承部A的方向延伸。如此,第二振动部2的延伸方向并不局限于从第一连接部4朝向支承部A侧的方向。
(第四实施方式)
图7(a)、(b)是本发明的第四实施方式的减振构件401的俯视图及侧视图。以下,主要说明第四实施方式的减振构件401的与第一实施方式的减振构件101的不同点。
在第一实施方式的减振构件101中,在第一振动部1的、中心线S2所延伸的方向上的两侧设有各振动部2、3。相对于此,在第四实施方式的减振构件401中,在第一振动部1的、激振方向(z轴方向)上的一侧面侧仅设有第二振动部2,在该一侧面的相反侧(激振方向(z轴方向)上的另一侧面侧)仅设有第三振动部3。在此,减振构件401在中心线S1所延伸的方向及与中心线S1正交的方向上对称形成。因此,即使在第一振动部1的一侧面侧仅设置第二振动部2且在另一侧面侧仅设置第三振动部3,在减振构件401上也不易产生扭转力矩。即,在此种方式中,也可以将第一连接部4设置在比第二连接部5靠近被激振部的位置(支承部A侧)。需要说明的是,第二振动部2及第三振动部3也可以设置在第一振动部1的相同侧面侧。
(变形例)
图8是表示图1所示的减振构件101的变形例的简图。
本发明的减振构件也可以通过在例如AV(Audio Visual)设备、复印机、空气压缩机等的罩上或对电动机、减速器、螺旋桨等进行支承的托架主体或台架等上直接开设切口来形成。
如图8所示,本变形例的减振构件501通过在作为减振对象的板状体16自身上开设切口来形成。根据该结构,无需在板状体16上另外安装减振构件。即,由于在作为减振对象的板状体16自身上形成动力吸振器,因此能够防止板状体16变重的情况。而且,由于在板状体16的表面未形成凸状物,因此能够容易操作且能够实现省空间化。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不局限于上述的实施方式,只要在专利申请的范围所记载的限度内,就能够进行各种变更来实施。本申请基于2009年7月31日提出申请的日本专利出愿(特愿2009-179468),并将其内容作为参照而包含于此。
【符号说明】
1:第一振动部
2:第二振动部
3:第三振动部
4:第一连接部
5:第二连接部
11、12:振动体
101:减振构件
A:支承部(被激振部侧)
S1:中心线
Claims (5)
1.一种减振构件,具备隔着被激振部对置配置的对称形状的一对振动体,其特征在于,
所述振动体分别具备:
第一振动部,其从所述被激振部延伸;
第二振动部,其以从所述第一振动部分支的方式从设置于所述第一振动部的第一连接部延伸;
第三振动部,其以从所述第一振动部分支的方式从设置于所述第一振动部的第二连接部延伸,
所述第一连接部设置在比所述第二连接部靠近所述被激振部的位置,
所述振动体以所述被激振部、所述第一连接部及所述第二连接部为支点进行振动。
2.根据权利要求1所述的减振构件,其特征在于,
所述第一连接部及所述第二连接部的刚性比所述第一振动部、所述第二振动部及所述第三振动部的刚性高。
3.根据权利要求2所述的减振构件,其特征在于,
所述第一振动部、所述第二振动部及所述第三振动部均为板状部,所述第一连接部是设有凹凸的第一折弯部,
所述第二连接部是设有凹凸的第二折弯部。
4.根据权利要求3所述的减振构件,其特征在于,
在所述第一折弯部及所述第二折弯部设置的所述凹凸分别具有棱线部,该棱线部在与沿着所述一对振动体的对置方向延伸的中心线正交的方向上连续。
5.根据权利要求1所述的减振构件,其特征在于,
所述一对振动体通过对板状体开设切口而形成于所述板状体自身。
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