CN108138887A - 液体减振器系统 - Google Patents

Abstract

在对旋转体产生的振动进行抑制的液体减振器系统中，即使在旋转体以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，也有效地抑制旋转体的振动。在对旋转体(100)产生的振动进行抑制的液体减振器系统(1)中，具备：液体减振器(10)，能够与旋转体(100)同轴地旋转，在封入有液体的壳体(11)内设置于液体沿周向移动时能够碰撞的碰撞部(14)；以及相对旋转机构(21)，使液体减振器(10)相对于旋转体(100)相对旋转。

Description

液体减振器系统

技术领域

本发明涉及一种对旋转体产生的振动进行抑制的液体减振器系统。

背景技术

例如，在专利文献1的洗衣机中，为了抑制洗衣桶的振动，在洗衣桶上安装有液体平衡器。该液体平衡器为，在圆环形状的容器中封入有液体，并在容器的内部设置有多个阻挡部。然后，在产生振动时液体与阻挡部碰撞，由此液体的动能的一部分被转换为热能而进行能量的消散，能够抑制振动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-143287号公报

发明内容

发明要解决的课题

在一般情况下，当旋转体的转速与旋转体的固有频率一致时，会产生非常大的振动(主共振)。对于在旋转体在进行加减速的同时通过引起主共振的转速的情况、在引起主共振的转速以外进行稳定旋转的情况下产生的振动，专利文献1的液体平衡器那样的液体减振器也具有振动的抑制效果。然而，在旋转体以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，基于旋转体的振摆回转的公转与旋转体的自转一致，因此旋转体与液体减振器内的液体成为一体地进行旋转。于是，液体由于离心力粘贴在液体减振器的内壁面上而变得不活动，不能够进行基于液体的碰撞的能量消散，因此不能够有效地抑制振动。

鉴于以上的课题，本发明的目的在于，在对旋转体产生的振动进行抑制的液体减振器系统中，即使在旋转体以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，也能够有效地抑制旋转体的振动。

用于解决课题的手段

本发明为对旋转体产生的振动进行抑制的液体减振器系统，其特征在于，具备：液体减振器，能够与上述旋转体同轴地进行旋转，在封入有液体的壳体内设置有上述液体沿周向移动时能够碰撞的碰撞部；以及相对旋转机构，使上述液体减振器相对于上述旋转体相对旋转。

在本发明的液体减振器系统中，能够通过相对旋转机构，使液体减振器相对于旋转体向相同方向或者相反方向相对旋转。因此，即使在旋转体以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，基于旋转体的振摆回转的旋转体的公转与液体减振器的自转不一致，因此旋转体与液体减振器内的液体不会成为一体地进行旋转，能够防止液体由于离心力粘贴在液体减振器的内壁面上而变得不活动。由此，液体总是与碰撞部碰撞，由此液体的动能的一部分被转换为热能而进行能量的消散，因此即使在旋转体以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，也能够有效地抑制旋转体的振动。

在此，作为上述相对旋转机构，优选设置有使上述液体减振器进行旋转时的空气阻力增大的空气阻力赋予部。

通过设置这样的空气阻力赋予部，由此在液体减振器进行旋转时对液体减振器作用旋转阻力，液体减振器的转速变得慢于旋转体。作为其结果，能够使液体减振器相对于旋转体相对旋转。

并且，上述空气阻力赋予部优选是具有与上述液体减振器的旋转方向交叉的面的板状部件。

如此，通过将具有与液体减振器的旋转方向交叉的面的板状部件作为空气阻力赋予部，由此能够使空气阻力赋予部的构成简单。

并且，上述板状部件优选设置于上述液体减振器的外周面。

通过将板状部件设置于液体减振器的外周面，由此空气阻力的作用位置与液体减振器的旋转中心之间的距离变大，因此对液体减振器作用的旋转阻力扭矩增大。由此，能够高效地减慢液体减振器的转速，能够更可靠地使液体减振器相对于旋转体相对旋转。

此外，上述板状部件也可以设置于上述液体减振器的轴向的端面。

由此，能够抑制液体减振器系统在径向上大型化，能够使液体减振器系统紧凑。

并且，上述板状部件优选具有随着从上述液体减振器的旋转中心远离而朝向上述旋转方向的下游侧的形状。

如果板状部件为上述形状，则在液体减振器的旋转时，能够抑制空气沿着板状部件向离心方向外侧逃逸，能够使更强的空气阻力作用于板状部件。

并且，优选进一步具备流体排出机构，该流体排出机构将流体排出，以便在上述旋转方向的相反方向上对上述板状部件作用流体压。

通过设置这样的流体排出机构，由此能够使对板状部件作用的旋转阻力增大，因此能够更可靠地使壳体相对于旋转体相对旋转。

此外，作为上述相对旋转机构，也可以设置有制动机构，该制动机构具有设置于上述液体减振器、受到电磁作用的被电磁作用部、以及对上述被电磁作用部施加电磁作用的电磁作用部。

如此，如果使相对旋转机构成为电磁式的制动机构，则通过在液体减振器进行旋转时对液体减振器作用制动，由此能够使液体减振器的转速慢于旋转体。作为其结果，能够使液体减振器相对于旋转体相对旋转。此外，关于电磁作用部以及被电磁作用部的具体构成，将在之后详细说明。

此外，作为上述相对旋转机构，也可以设置有齿轮机构，该齿轮机构具有形成于上述液体减振器的外周面的齿轮部、与上述齿轮部卡合的齿轮、以及通过使上述齿轮旋转来使上述液体减振器产生转矩的驱动部。

如此，通过使齿轮驱动来使液体减振器产生转矩，由此能够使液体减振器相对于旋转体相对旋转。

在此，上述驱动部优选为输出轴的转速能够变更的可变速马达。

由此，能够使齿轮的转速变化，进而，能够使液体减振器的转速变化。由此，能够根据旋转体的振动的方式，调整液体减振器的转速，能够进一步提高振动抑制效果。

发明的效果

在本发明的液体减振器系统中，设置有使液体减振器相对于旋转体相对旋转的相对旋转机构，因此能够防止旋转体与液体减振器内的液体成为一体地进行旋转，即使在旋转体以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，也能够有效地抑制旋转体的振动。

附图说明

图1是表示第一实施方式的液体减振器系统的截面图。

图2是图1的II-II截面的截面图。

图3是表示验证实验的结果的图表。

图4是表示第一实施方式的变形例1的俯视图。

图5是表示第一实施方式的变形例2的俯视图。

图6是表示第二实施方式的液体减振器系统的俯视图。

图7是表示第三实施方式的液体减振器系统的俯视图。

图8是其他实施方式的液体减振器系统的立体图。

具体实施方式

[第一实施方式]

对本发明的液体减振器系统的实施方式进行说明。图1是表示第一实施方式的液体减振器系统的截面图，表示沿着旋转体100的轴向的截面。

图2是图1的II-II截面的截面图。在本实施方式中，假设旋转体100的轴向与上下方向一致来进行说明，但是旋转体100的轴向也可以是上下方向以外的方向。

液体减振器系统1是具有液体减振器10的减振器系统。液体减振器10是在形成于壳体11的内部空间12中封入液体13而构成的，以能够与旋转体100同轴地旋转的方式安装于旋转体100。在此，在本实施方式中，作为液体13而使用水，但是液体13的种类不限定于水。

在对液体减振器10的详细情况进行说明之前，首先，对用于将液体减振器10安装于旋转体100的安装机构进行说明。在旋转体100的外周面上固定有圆筒状的凸台101，并且，在凸台101的外周面上上下地固定有两个轴承102。在本实施方式中，作为轴承102而使用滚珠轴承，但也能够使用滚珠轴承以外的轴承。

在凸台101的外周面的上部形成有台阶部101a。上侧的轴承102以与该台阶部101a抵接的状态外嵌于凸台101。在上侧的轴承102的下方，第一垫片103、下侧的轴承102、第二垫片104以及卡止部件105依次外嵌于凸台101。卡止部件105例如为C型环，嵌入于在凸台101的外周面上形成的环状槽101b。

在第二垫片104与卡止部件105之间，设置有由碟簧、波型垫圈等构成的施力部件106。通过该施力部件106，两个轴承102被向台阶部101a侧施力，由此对轴承102赋予适当的预压。在各轴承102的径向内侧配设有O型环107。

轴承102的内轮102a固定于凸台101，外轮102b固定于液体减振器10的壳体11。液体减振器10通过轴承102的摩擦与旋转体100一起旋转。然而，在本发明中，如后述那样，构成为能够使液体减振器10相对于旋转体100积极地相对旋转，因此能够实现振动抑制效果的提高。

接下来，对液体减振器10的构成进行说明。液体减振器10具有在形成于壳体11的内部空间12中封入有液体13的基本构成。壳体11主要由壳体主体11a和盖部件11b构成。壳体主体11a为在中心形成有用于插入旋转体100的贯通孔的圆筒形状，形成有圆环状的内部空间12。内部空间12的上部成为开口，以将该开口堵塞的方式，盖部件11b通过螺栓等固定在壳体主体11a的上表面上。

如图2所示那样，在壳体11的离心方向外侧(径向外侧)的内壁面11c上，设置有板状的碰撞部14，该碰撞部14从该内壁面11c朝向内部空间12突出，液体在沿着周向移动时能够碰撞该碰撞部14。碰撞部14在周向上以45度的等间隔配置，合计设置有8个。此外，碰撞部14的数量、配置不限定于此，能够适当地变更。

在液体减振器10(壳体11)的外周面上，设置有板状部件21，该板状部件21朝向离心方向外侧突出，具有与液体减振器10的旋转方向交叉的面。板状部件21在周向上以45度的等间隔配置，合计设置有8个。此外，板状部件21的数量、配置不限定于此，能够适当地变更。

对如以上那样构成的液体减振器系统1的动作进行说明。当旋转体100由未图示的驱动装置旋转驱动时，液体减振器10通过轴承102的摩擦而牵连旋转。当液体减振器10旋转时，对板状部件21作用空气阻力，对液体减振器10产生旋转阻力。随着液体减振器10的转速变快而旋转阻力也变大，当旋转阻力的大小大于轴承102的摩擦力时，液体减振器10的转速相对于旋转体100开始变慢。作为其结果，壳体11相对于旋转体100相对旋转。

(效果)

在本实施方式的液体减振器系统1中，通过由板状部件21构成的相对旋转机构，能够使液体减振器10相对于旋转体相对旋转。因此，即使在旋转体100以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，旋转体100与液体减振器10内的液体13也不会成为一体地进行旋转，能够防止液体13由于离心力粘贴在液体减振器10的内壁面11c上而变得不活动。由此，由于液体13常时与碰撞部14碰撞，因此液体13的动能的一部分被转换为热能而进行能量的消散，因此即使在旋转体100以引起主共振的转速进行稳定旋转的情况下，也能够有效地抑制旋转体100的振动。

在此，进行了用于验证液体减振器系统1对旋转体100的振动抑制效果的实验。验证实验对于如下三种情况进行：在旋转体100上未安装液体减振器10的情况；在旋转体100上安装了液体减振器10之后，使液体减振器10的转速与旋转体100相同的情况(同步的情况)；以及在旋转体100上安装了液体减振器10之后，使液体减振器10的转速与旋转体100不同的情况(非同步的情况)。在各情况下，使旋转体100的转速按照规定间隔变大，对在各转速下达到稳定旋转状态时的旋转体100的振动值进行了测定。另外，在设置液体减振器10的情况下，通过不安装板状部件21来使液体减振器10与旋转体100同步，通过安装板状部件21来使液体减振器10与旋转体100不同步。

图3是表示验证实验的结果的图表。在不使用液体减振器10的情况下，在旋转体100的转速为1350rpm时产生较大的主共振。与此相对，当在旋转体100上安装液体减振器10(无板状部件21)、并使液体减振器10与旋转体100同步的情况下，主共振不但没有降低，反而比安装液体减振器10之前增大。可以认为其原因在于：在液体减振器10的转速与旋转体100相同时，旋转体100以及液体减振器10内的液体13成为一体地进行旋转，不会产生液体13对碰撞部14的碰撞，由此能量不被消散。另一方面，在与液体减振器10一起安装板状部件21，并使液体减振器10与旋转体100不同步的情况下，在绝大多数情况下主共振变得不明显，显示出在较大的转速范围中能够抑制旋转体100的振动的情况。此外，在该实验中，作为液体13的水在内部空间12的容积中所占的比例为大约17％，可知即使液体13为少量，也能够得到非常大的振动抑制效果。推测其原因在于：由于离心力而液体13的表观重量增加，碰撞的能量变大。

然而，当液体减振器10旋转时，对液体减振器10内的液体13作用离心力，液体13粘贴到离心方向外侧的内壁面11c。然而，如本实施方式那样，通过设置从该内壁面11c朝向内部空间12突出的碰撞部14，由此能够防止粘贴于内壁面11c的液体13成为一个整体地进行旋转，即使在稳定状态下也能够通过产生液体13的碰撞来使能量消散。

此外，在本实施方式中，作为相对旋转机构，设置有使液体减振器10旋转时的空气阻力增大的空气阻力赋予部(板状部件21)，因此在液体减振器10旋转时对液体减振器10作用旋转阻力，液体减振器10的转速变得慢于旋转体100。作为其结果，能够使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转。

此外，本实施方式的空气阻力赋予部为具有与液体减振器10的旋转方向交叉的面的板状部件21，因此能够使空气阻力赋予部的构成简单。

此外，在本实施方式中，板状部件21设置于液体减振器10的外周面，因此空气阻力的作用位置与液体减振器10的旋转中心之间的距离变大，对液体减振器10作用的旋转阻力扭矩增大。由此，能够高效地使液体减振器10的转速变慢，能够更可靠地使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转。

(变形例1)

图4是表示第一实施方式的变形例1的俯视图。在本变形例中，使板状部件22不成为沿着径向的形状，而成为随着从液体减振器10(壳体11)的旋转中心远离而朝向液体减振器10的旋转方向的下游侧的形状。根据这样的板状部件22，在液体减振器10旋转时，能够抑制空气沿着板状部件22向径向外侧逃逸，如图4中空白箭头所示那样，容易将空气向板状部件22与液体减振器10之间的空间取入，能够对板状部件22作用更强的空气阻力。

(变形例2)

图5是表示第一实施方式的变形例2的俯视图。在本变形例中，板状部件23的形状等与图2所示的相同，但不同点在于设置有流体排出机构24。流体排出机构24在液体减振器10的周围配置有多个，从排出口24a排出空气等流体。排出口24a被配置为朝向液体减振器10的旋转方向的大体相反方向，由此流体排出机构24能够在液体减振器10的旋转方向的相反方向上对板状部件23作用流体压。因此，能够使对板状部件23作用的旋转阻力增大，能够更可靠地使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转。此外，流体排出机构24的个数、配置不限定于图5所示的情况，能够适当地变更。

[第二实施方式]

图6是表示第二实施方式的液体减振器系统的俯视图。在本实施方式的液体减振器系统1中，作为使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转的相对旋转机构，设置有电磁式的制动机构30。该制动机构30具有：设置在液体减振器10(壳体11)的外周面的导电体31(被电磁作用部)；与液体减振器10的外周面分离地设置的线圈32(电磁作用部)；以及对向线圈32供给的电流进行控制的电流控制部33。此外，导电体31以及线圈32的个数、配置不限定于图6所示的情况，能够适当地变更。例如，也可以沿着周向等间隔地设置多个线圈32。

当通过电流控制部33向线圈32供给电流时，在由于电磁感应而围绕线圈32产生的磁通、与由在设置于液体减振器10的导电体31中产生的涡流引起的磁通之间作用的磁力，作为制动力起作用。换言之，在液体减振器10旋转时，通过制动机构30对液体减振器10作用制动，由此能够使液体减振器10的转速慢于旋转体100。作为其结果，能够使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转。

根据本实施方式，通过电流控制部33使向线圈32供给的电流变化，由此能够使线圈32所产生的磁场的强度变化，进而，能够使在导电体31与线圈32之间作用的制动力变化。由此，能够根据旋转体100的振动的方式来调整液体减振器10的转速，能够进一步提高振动抑制效果。

并且，如果使导电体31由磁性体构成，则能够产生更大的涡流，因此能够得到更大的制动力。

此外，在本实施方式中，也可以代替线圈而将永磁铁作为电磁作用部32。由此，能够省略电流控制部33，能够比较容易地构成相对旋转机构。

并且，作为本实施方式的变形例，也可以使设置在液体减振器10的外周面的被电磁作用部31为永磁铁。根据该变形例，通过与线圈32连接的电流控制部33，适当地控制向线圈32供给的交流电流的频率，由此能够使其产生尽量大的制动扭矩。

[第三实施方式]

图7是表示第三实施方式的液体减振器系统的俯视图。在本实施方式的液体减振器系统1中，作为使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转的相对旋转机构，设置有齿轮机构40。该齿轮机构40具有：齿轮部11d，形成于液体减振器10(壳体11)的外周面；齿轮41，与齿轮部11d卡合；旋转轴42，与齿轮41连结，与旋转体100大致平行；以及马达43(驱动部)，未图示的输出轴与旋转轴42连结，对旋转轴42进行旋转驱动。马达43的壳体(省略图示)例如经由摩擦几乎为零的轴承安装于旋转体100，且被配设为在旋转体100、液体减振器10的旋转时马达43不会改变位置。

当液体减振器10旋转时，齿轮41也向图7所示的方向旋转。此时，当使马达43以比与液体减振器10的旋转同步的齿轮41的旋转频率低的频率驱动时，马达43作为制动器起作用。因此，对要被旋转体100牵连旋转的液体减振器10作用旋转阻力，液体减振器10的转速比旋转体100变慢。作为其结果，能够使液体减振器10相对于旋转体100相对旋转。

此外，在本实施方式中，马达43优选是输出轴的转速能够变更的可变速马达。由此，能够使齿轮41的转速变化，进而，能够使液体减振器10的转速变化。由此，能够根据旋转体100的振动的方式来调整液体减振器10的转速，能够进一步提高振动抑制效果。

[其他实施方式]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是能够应用本发明的方式不限定于上述实施方式，能够如以下例示的那样在不脱离本发明的主旨的范围内适当地施加变更。

例如，在上述实施方式中，碰撞部14从壳体11的离心方向外侧的内壁面11c朝向内部空间12突出。然而，也可以使碰撞部14从壳体11的离心方向内侧的内壁面朝向内部空间12突出，也可以从壳体11的顶棚面、底面朝向内部空间12突出。此外，也能够将遍及设置于从离心方向内侧的内壁面到离心方向外侧的内壁面之间的整个区域，并具有在周向上贯通的开口、切口部的板状的部件作为碰撞部14。并且，碰撞部14不限于板状，也可以为柱状、块状，也能够将在壳体11的侧面、底面上形成的凹凸部、波状部作为碰撞部14。

此外，在上述实施方式中，壳体11的内部空间12仅由1室构成。然而，也可以沿着内部空间12的周向设置分隔壁，将内部空间12在径向上分割为多个。在该情况下，在所分割的各空间中设置碰撞部14。

此外，在第一实施方式中，将板状部件21～23设置于液体减振器10(壳体11)的外周面，但也可以代替外周面或者在此基础上，将板状部件21～23设置在液体减振器10(壳体11)的轴向上的端面(上表面、下表面)。作为一个例子，在图8所示的变形例中，将板状部件25设置在液体减振器10(壳体11)的上表面11e，但也可以代替上表面11e或者在此基础上，将板状部件25设置在下表面。由此，能够抑制液体减振器系统1在径向上大型化，能够使液体减振器系统1紧凑。

此外，在第二实施方式中，作为被电磁作用部而在液体减振器10上设置导电体31，作为电磁作用部而围绕液体减振器10设置线圈32，但是也能够作为被电磁作用部而在液体减振器10上设置线圈，作为电磁作用部而围绕液体减振器10设置永磁铁。在该情况下，通过使永磁铁移动，而使其与液体减振器10之间的分离距离变化，由此能够调整液体减振器10的转速。

此外，在第一～第三实施方式中，对使液体减振器10的转速慢于旋转体100的情况进行了说明，但是也可以通过使液体减振器10的转速快于旋转体100来产生相对速度。例如，也可以对第一实施方式的变形例2(参照图5)的流体排出机构24的朝向进行变更，使其对液体减振器10的旋转方向作用流体压。或者，在第三实施方式(参照图7)中，也可以通过马达43使液体减振器10的转速快于旋转体100。

并且，也可以使液体减振器10的旋转方向与旋转体100的旋转方向成为相反方向。例如，也可以通过使从第一实施方式的变形例2(参照图5)的流体排出机构24排出的流体的排出速度变快，由此使液体减振器10向与旋转体100相反方向旋转。或者，在第三实施方式(参照图7)中，也可以通过马达42使液体减振器10向与旋转体100相反方向旋转。

符号的说明

1：液体减振器系统

10：液体减振器

11：壳体

11d：齿轮部

12：内部空间

13：液体

14：碰撞部

21～23：板状部件(相对旋转机构，空气阻力赋予部)

24：流体排出机构

30：制动机构(相对旋转机构)

31：导电体(被电磁作用部)

32：线圈(电磁作用部)

33：电流控制部

40：齿轮机构(相对旋转机构)

41：齿轮

43：马达(驱动部)

100：旋转体

Claims (15)

1.一种液体减振器系统，对旋转体产生的振动进行抑制，其特征在于，具备：

液体减振器，能够与上述旋转体同轴地进行旋转，在封入有液体的壳体内设置有上述液体沿周向移动时能够碰撞的碰撞部；以及

相对旋转机构，使上述液体减振器相对于上述旋转体相对旋转。

2.如权利要求1所述的液体减振器系统，其中，

作为上述相对旋转机构，设置有使上述液体减振器旋转时的空气阻力增大的空气阻力赋予部。

3.如权利要求2所述的液体减振器系统，其中，

上述空气阻力赋予部是具有与上述液体减振器的旋转方向交叉的面的板状部件。

4.如权利要求3所述的液体减振器系统，其中，

上述板状部件设置于上述液体减振器的外周面。

5.如权利要求3所述的液体减振器系统，其中，

上述板状部件设置于上述液体减振器的轴向的端面。

6.如权利要求4或5所述的液体减振器系统，其中，

上述板状部件具有随着从上述液体减振器的旋转中心远离而朝向上述旋转方向的下游侧的形状。

7.如权利要求3至6任一项所述的液体减振器系统，其中，

进一步具备流体排出机构，该流体排出机构将流体排出，以便在上述旋转方向的相反方向上对上述板状部件作用流体压。

8.如权利要求1所述的液体减振器系统，其中，

作为上述相对旋转机构，设置有制动机构，

该制动机构具有：

被电磁作用部，设置于上述液体减振器，受到电磁作用；以及

电磁作用部，对上述被电磁作用部施加电磁作用。

9.如权利要求8所述的液体减振器系统，其中，

上述被电磁作用部为导电体，上述电磁作用部为永磁铁。

10.如权利要求8所述的液体减振器系统，其中，

上述被电磁作用部为导电体，上述电磁作用部为线圈。

11.如权利要求9或10所述的液体减振器系统，其中，

上述被电磁作用部为磁性体。

12.如权利要求8所述的液体减振器系统，其中，

上述被电磁作用部为永磁铁，上述电磁作用部为线圈。

13.如权利要求10或12所述的液体减振器系统，其中，

进一步具备电流控制部，该电流控制部能够控制向上述线圈供给的电流。

14.如权利要求1所述的液体减振器系统，其中，

作为上述相对旋转机构，设置有齿轮机构，

该齿轮机构具有：齿轮部，形成于上述液体减振器的外周面；

齿轮，与上述齿轮部卡合；以及

驱动部，通过使上述齿轮旋转来使上述液体减振器产生转矩。

15.如权利要求14所述的液体减振器系统，其中，

上述驱动部是输出轴的转速能够变更的可变速马达。