DE112014002942T5

DE112014002942T5 - Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung und Konstruktionselement

Info

Publication number: DE112014002942T5
Application number: DE112014002942.4T
Authority: DE
Inventors: Junichiro Iwaki
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-03-24
Also published as: US20160123423A1; TWI611071B; CN105339701A; CN105339701B; JPWO2014203916A1; JP6559064B2; US9746047B2; TW201512493A; WO2014203916A1

Abstract

Geschaffen wird eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung, die ein neues Schallschutz-Prinzip aufweist, wobei sich das Schallschutz-Prinzip vollständig von dem einer bekannten passiven oder aktiven Schallschutzvorrichtung unterscheidet. Eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung enthält einen Massen-Abschnitt 11, Feder-Abschnitte 12a und 12b, die zwischen dem Massen-Abschnitt 11 und einem Konstruktionselement 13 positioniert sind, sowie eine Steuereinheit 4, die bewirkt, dass sich die Federkonstante der Feder-Abschnitte 12a und 12b kontinuierlich ändert. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird an dem Konstruktionselement 13 installiert, um Schall, der durch das Konstruktionselement 13 hindurchtritt, oder Schall zur verringern, der von dem Konstruktionselement erzeugt wird, oder die Vibration des Konstruktionselementes 13 zu dämpfen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung, die an einem Konstruktionselement bzw. Bauteil angebracht ist, um Schall, der durch das Konstruktionselement hindurchtritt, oder Schall zu reduzieren, der von dem Konstruktionselement erzeugt wird, oder Vibration des Konstruktionselementes zu dämpfen.
Technischer Hintergrund
Es ist eine herkömmliche schallgedämmte Wand bekannt, die Schall verringert, der durch ein Konstruktionselement hindurchtritt. Schallgedämmte Wände werden an Straßen, Bahnstrecken oder Fabriken installiert, um zu verhindern, dass von Geräuschquellen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugen, erzeugte Geräusche in die Umgebung gelangen. Des Weiteren ist auch eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung bekannt, die von Bauteilen verschiedener Vorrichtungen, wie beispielsweise Klimaanlagen, Druckern und Kopierern, erzeugten Schall oder die Vibration der Bauteile verringert.
Passiver Schallschutz, mit dem Schall an jedem Abschnitt eines Konstruktionselementes verringert wird, ohne dass Zufuhr von Energie, wie beispielsweise elektrischem Strom, erforderlich ist, wird üblicherweise bei einer schallgedämmten Wand oder einer Vorrichtung zum Reduzieren von Schall oder Vibration eingesetzt. Eine Gipsplatte, die Schall reflektiert, Glaswolle, die Schall absorbiert, und dergleichen werden beispielsweise in ein Konstruktionselement der schallgedämmten Wand integriert, um Schall an jedem Abschnitt des Konstruktionselementes zu verringern.
In den letzten Jahren hat es Vorschläge dahingehend gegeben, Schall mit aktivem Schallschutz weiter zu reduzieren, bei dem Geräusche aktiv über die Zufuhr von Energie, wie beispielsweise elektrischem Strom, reduziert werden (siehe Patentdokument 1). Der aktive Schallschutz schließt ein Mikrofon, einen Lautsprecher und eine elektronische Schaltung ein, die über den Lautsprecher Gegenschall (cancelling noise) erzeugt. Das Prinzip der Geräuschunterdrückung besteht darin, über den Lautsprecher eine Schallwellenkomponente zu erzeugen, deren Phase entgegengesetzt zu der des mit dem Mikrofon erfassten Geräusches ist, so dass sie einander aufheben, um so das Geräusch zu unterdrücken.
Liste der Anführungen
Patentdokument

Patentdokument 1 JP 2004-270399 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem bekannten aktiven Schallschutz tritt jedoch dahingehend ein Problem auf, dass es nicht möglich ist, das Auftreten einer zeitlichen Verzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem das Mikrofon Geräusch erfasst, bis zu dem Zeitpunkt zu vermeiden, zu dem der Lautsprecher aktiv wird, und es dementsprechend schwierig ist, das Geräusch vollständig zu unterdrücken. Darüber hinaus bestehen weitere Probleme darin, dass eine elektronische Schaltung erforderlich ist, die komplizierte Signalverarbeitung durchführt, und dass, wenn Schall mehrere Frequenzkomponenten hat, es für die elektronische Schaltung schwierig ist, ein Signal einer entgegengesetzten Phase zu erzeugen.
Passiver Schallschutz und aktiver Schallschutz werden weiter entwickelt. Bei beiden gibt es jedoch theoretisch Grenzen hinsichtlich des Schallschutzes. Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine neue Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung sowie ein Konstruktionselement bzw. Bauglied zu schaffen, die nach einem Prinzip funktionieren, das sich von dem des bekannten passiven oder aktiven Schallschutzes unterscheidet.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung, die einen Massen-Abschnitt, einen Feder-Abschnitt, der zwischen dem Massen-Abschnitt und einem Konstruktionselement positioniert ist, sowie eine Steuereinheit enthält, die bewirkt, dass sich eine Federkonstante des Feder-Abschnitts kontinuierlich ändert.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Federkonstante einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung kontinuierlich geändert. Dementsprechend ändert sich die Eigenfrequenz der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung kontinuierlich. Wenn die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung, deren Eigenfrequenz sich kontinuierlich ändert, an einem Konstruktionselement installiert wird, fluktuiert die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes um einen festen Wert herum. Resonanz tritt in dem Konstruktionselement bei der Resonanzfrequenz auf, und daher überträgt es leicht Schall in der Nähe der Resonanzfrequenz. Die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes fluktuiert jedoch um den festen Wert herum, wenn die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung daran installiert ist. Folglich entspricht die Frequenz eines Schalls in einem bestimmten Moment der Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes, wodurch es dem Schall erleichtert wird, durch das Konstruktionselement hindurchzutreten. Die Frequenz des Schalls unterscheidet sich jedoch im nächsten Moment von der Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes. Daher wird es dem Schall erschwert, durch das Konstruktionselement hindurchzutreten. So ist es möglich, durch das Konstruktionselement hindurchtretenden Schall in der Nähe der Resonanzfrequenz zu reduzieren.
Schall ist eine Schwingung, die sich über die Luft ausbreitet. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann nicht nur eingesetzt werden, um den Schall des Konstruktionselementes zu verringern, sondern auch, um die Vibration des Konstruktionselementes an sich zu dämpfen.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet die Aussage, dass ”die Federkonstante eines Feder-Abschnitts kontinuierlich geändert wird”, dass, selbst wenn es einen Zeitpunkt gibt, zu dem die Eigenfrequenz der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der Frequenz des Konstruktionselementes entspricht, die Eigenfrequenz der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung unmittelbar danach gegenüber der Frequenz des Konstruktionselementes verändert (das heißt, verschoben) wird. Bei einer bekannten dynamischen Dämpfungsvorrichtung (einer Vibrationsdämpfungsvorrichtung, die Resonanz eines Konstruktionselementes verhindert, indem ein Massen-Abschnitt über einen Feder-Abschnitt zu dem Konstruktionselement hinzugefügt wird, mit dem versucht wird, Vibration zu dämpfen) ist die Federkonstante des Feder-Abschnitts so eingestellt, dass die Eigenfrequenz der Dämpfungsvorrichtung der Frequenz des Konstruktionselementes gleich ist. Der Massen-Abschnitt nimmt die Vibration des Konstruktionselementes auf und vibriert. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der bekannten dynamischen Dämpfungsvorrichtung dadurch, dass ”die Federkonstante des Feder-Abschnitts kontinuierlich geändert wird”.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schema eines Modells einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Schema, das ein äquivalentes Modell der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen zyklischen Änderungen von einer ersten und einer zweiten Spule zugeführtem Strom und zyklischen Änderungen einer Federkonstante veranschaulicht.
5 ist ein Schema, das ein typisches Feder-Masse-System darstellt.
6 ist ein Schema, das ein Beispiel darstellt, bei dem die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einer schallgedämmten Wand installiert ist.
7 ist eine schematische Darstellung einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Darstellung einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9(a) ist eine Seitenansicht eines magnetorestriktiven Elementes, und 9(b) ist eine Seitenansicht eines piezoelektrischen Elementes.
10 ist eine schematische Darstellung einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine schematische Darstellung einer Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine schematische Darstellung eines Experiments zum Überprüfen der Wirkung der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der Ausführungsform.
13(1) bis 13(4) sind Diagramme, die Ergebnisse des Experiments darstellen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. 1 stellt ein Modell der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung schematisch dar. Eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 ist an einem Konstruktionselement 13 installiert, mit dem versucht wird, Schall zu dämmen bzw. zu verringern oder Vibration zu dämpfen, um so den Schall des Konstruktionselementes 13 zu verringern oder die Vibration des Konstruktionselementes 13 zu dämpfen.
Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 enthält einen Massen-Abschnitt 23 einer vorgegebenen Masse M, der elastisch an dem Konstruktionselement 13 gelagert ist. Das Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Feder-Abschnitt 24 mit einer variablen Federkonstante zwischen dem Massen-Abschnitt 23 und dem Konstruktionselement 13 positioniert ist und eine Steuereinheit 25 die Federkonstante des Feder-Abschnitts 24 kontinuierlich ändert. Darüber hinaus sind ein Feder-Abschnitt 26 mit einer festen Federkonstante und ein Dämpfer-Abschnitt 27 mit einem festen Dämpfungskoeffizienten zwischen dem Konstruktionselement 13 und dem Massen-Abschnitt 23 positioniert. Der Feder-Abschnitt 26 und der Dämpfer-Abschnitt 27 sind übliche elastische Lagerungen.
Eine Eigenfrequenz ω der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 wird mittels ω =√(K+ k)/m ausgedrückt, wobei K die Federkonstante des Feder-Abschnitts 26 ist und k die Federkonstante des Feder-Abschnitts 24 ist. Wenn die Federkonstante k des Feder-Abschnitts 24 kontinuierlich geändert wird, ändert sich die Eigenfrequenz der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 kontinuierlich.
Zu Beispielen für den Feder-Abschnitt 24 gehört derjenige, bei dem Spulen zum Einsatz kommen (siehe die folgende erste und zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung), und derjenige, bei dem magnetorestriktive Elemente oder piezoelektrische Elemente zum Einsatz kommen (siehe die weiter unten folgende dritte bis fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung). Der Feder-Abschnitt 24 enthält vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Feder-Abschnitt (siehe Bezugszeichen 12a und 12b in 3 sowie Bezugszeichen 42a und 42b in 8), die den Massen-Abschnitt 23 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen drücken und/oder ziehen, um die Verschiebung des Massen-Abschnitts 23 zu verhindern. Wenn der erste und der zweite Feder-Abschnitt den Massen-Abschnitt 23 gleichzeitig mit großer Kraft in die entgegengesetzten Richtungen drücken, wird die Steifigkeit der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 verstärkt. Dementsprechend wird die Federkonstante des Feder-Abschnitts 24 erhöht. Wenn hingegen der erste und der zweite Feder-Abschnitt den Massen-Abschnitt 23 gleichzeitig mit geringer Kraft in die entgegengesetzten Richtungen drücken, wird die Steifigkeit der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 verringert. Dementsprechend wird die Federkonstante des Feder-Abschnitts 24 verringert.
Die Steuereinheit 25 steuert den Feder-Abschnitt 24 so, dass sich die Federkonstante des Feder-Abschnitts 24 kontinuierlich ändert. Die Steuereinheit 25 enthält eine Ansteuereinrichtung, die einer Spule, einem magnetorestriktiven Element oder einem piezoelektrischen Element elektrischen Strom zuführt, sowie eine Steuereinrichtung, die einen Befehl zu der Ansteuereinrichtung überträgt.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Spulen eingesetzt werden. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform enthält eine Ausgangswelle 5, die einen Magneten 2 aufweist, der in der Richtung seiner Achse magnetisiert ist, einen Anker-Abschnitt 6, der eine erste und zweite Spule/n 3a und 3b aufweist, die Kraft, die eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft einschließt, auf den Magneten 2 ausüben, eine Steuereinheit 4, die der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b elektrischen Strom zuführt, sowie einen ersten und einen zweiten Haltemagneten 7a und 7b als Magnete zum Rückstellen, mit denen die Ausgangswelle 5 an die Position ihres Ausgangspunktes zurückgestellt wird. Die Ausgangswelle 5 oder der Anker-Abschnitt 6 ist an dem Konstruktionselement 13 befestigt.
Die Entsprechung zwischen der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 in 2 und dem Modell in 1 ist die im Folgenden beschriebene. Wenn die Ausgangswelle 5 an dem Konstruktionselement 13 befestigt ist, entspricht der Anker-Abschnitt 6 in 2 dem Massen-Abschnitt 23 in 1. Wenn der Anker-Abschnitt 6 an dem Konstruktionselement 13 befestigt ist, entspricht die Ausgangswelle 5 in 2 dem Massen-Abschnitt 23 in 1. Eine magnetische Feder, die den Magneten 2, die erste und die zweiten Spule/n 3a und 3b sowie den ersten und den zweiten Haltemagneten 7a und 7b in 2 einschließt, entspricht dem Feder-Abschnitt 24 mit der variablen Federkonstante in 1. Die Reibung, die erzeugt wird, wenn sich der Anker-Abschnitt 6 relativ zu der Ausgangswelle 5 in 2 bewegt, entspricht der Dämpfungskraft des Dämpfer-Abschnitts 27 in 1. Bei der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 in 2 ist der Feder-Abschnitt 26 mit einer festen Federkonstante in 1 nicht vorhanden, jedoch kann zusätzlich eine Schraubenfeder und dergleichen vorhanden sein.
Der Magnet 2 enthält einen zylindrischen ersten Magneten 2a und einen zylindrischen zweiten Magneten 2b. Der erste und der zweite Magnet 2a und 2b sind in der Ausgangswelle 5 so angeordnet, dass die gleichen Pole (in dem Beispiel in 1 die Südpole) einander zugewandt sind. Der erste Magnet 2a hat die gleiche Größe und Stärke wie der zweite Magnet 2b. Der Südpol ist beispielsweise in der Mitte in der Richtung der Achse des Magneten 2 ausgebildet, der den ersten und den zweiten Magneten 2a und 2b einschließt. Zum Beispiel sind die Nordpole an beiden Enden in der Richtung der Achse des Magneten 2 ausgebildet. Die Magnetfeldlinien sind radial von den Süd- und den Nordpolen her ausgebildet. Der Magnetfluss des Südpols ist doppelt so stark wie der des Nordpols. Die Ausgangswelle 5 ist von dem röhrenförmigen Anker-Abschnitt 6 umschlossen. Die Ausgangswelle 5 wird von dem Anker-Abschnitt 6 über eine Lagerung, wie beispielsweise eine Buchse, so gelagert, dass sie linear in der Richtung der Achse bewegt werden kann.
Die erste und die zweite Spule/n 3a und 3b sind in dem Anker-Abschnitt 6 so angeordnet, dass die Richtungen ihrer Achsen fluchtend sind. Die erste Spule 3a enthält eine Spule. Die zweiten Spulen 3b enthalten zwei Spulen, die sich an beiden Enden in der Richtung der Achse der ersten Spule 3a befinden. Die Spulen gleichen einander hinsichtlich der Anzahl der Windungen, des Drahtdurchmessers und der Größe. Die Mitte in der Richtung der Achse der mittigen ersten Spule 3a stimmt mit der Position der Mitte in der Richtung der Achse des Magneten 2 überein, der den ersten und den zweiten Magneten 2a und 2b einschließt (die Position des Südpols). Die Mitte in der Richtung der Achse der linken zweiten Spule 3b stimmt mit der Position des linken Endes des ersten Magneten 2a (der Position des Nordpols) überein. Die Mitte in der Richtung der Achse der rechten zweiten Spule 3b stimmt mit der Position des rechten Endes des zweiten Magneten 2b (der Position des Nordpols) überein.
Wenn Ströme der gleichen Stärke durch die erste und die zweiten Spule/n 3a und 3b geleitet werden, üben die erste und die zweiten Spule/n 3a und 3b Abstoßungs- und Anziehungskräfte f1 und f2 auf den Magneten 2 aus. Die durch die erste Spule 3a auf den Magneten 2 ausgeübte Kraft f1 hat die gleiche Stärke wie die Kraft f2, die durch die zweiten Spulen auf den Magneten 2 ausgeübt wird (eine Summe aus einer Kraft f2', die durch die linke zweite Spule 3b auf den ersten Magneten 2a ausgeübt wird, und einer Kraft f2', die durch die rechte zweite Spule 3b auf den zweiten Magneten 2b ausgeübt wird), und zu dieser entgegengesetzte Richtung. Wenn Wechselstrom durch die erste und die zweiten Spule/n 3a und 3b geleitet wird, ändern sich die Kraft f1, die durch die erste Spule 3a auf den Magneten 2 ausgeübt wird, und die Kraft f2, die durch die zweiten Spulen 3b auf den Magneten 2 ausgeübt wird, zyklisch. Die Kraft f1 hat die gleiche Stärke wie die Kraft f2 und zu dieser entgegengesetzte Richtung. Daher wird, selbst wenn sich die Kraft f1 und die Kraft f2 zyklisch ändern, die Ausgangswelle 5 nicht gegenüber dem Ausgangspunkt verschoben.
Der Anker-Abschnitt 6 ist mit einem ersten und einem zweiten ringförmigen Haltemagneten 7a und 7b versehen, die die Ausgangswelle 5 an dem Ausgangspunkt halten. Der erste Haltemagnet 7a ist in der Richtung der Achse des ersten Magneten 2a in der Mitte positioniert. Der zweite Haltemagnet 7b ist in der Richtung der Achse des zweiten Magneten 2b in der Mitte positioniert. Die Wechselwirkung zwischen den magnetischen Kräften des ersten und des zweiten Haltemagneten 7a und 7b und den magnetischen Kräften des ersten und des zweiten Magneten 2a und 2b bewirkt, dass die Ausgangswelle 5 an dem Ausgangspunkt gehalten wird.
In der oben dargestellten Ausführungsform schließen die erste und die zweiten Spulen 3a und 3b insgesamt drei Spulen ein. Der Magnet 2 schließt insgesamt zwei Magnete, das heißt, den ersten und den zweiten Magnet 2a und 2b, ein. Jedoch ist die Anzahl der Spulen 3 nicht auf drei beschränkt, und es können zwei oder vier Spulen sein, sofern es möglich ist, auf die Ausgangswelle 5 Kräfte auszuüben, die von beiden Seiten drücken und/oder ziehen. Die Anzahl der Magnete 2 ist ebenfalls nicht auf zwei begrenzt und kann eins oder drei betragen.
Die Steuereinheit 4 enthält beispielsweise einen Akustikverstärker als die Ansteuereinrichtung und eine Sinuswellen-Eingabevorrichtung als die Steuereinrichtung, die dem Akustikverstärker Wechselstrom zuführt. Die Vibration des Konstruktionselementes 13, an dem die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 installiert ist, wird nicht gemessen. Die Steuereinheit 4 führt der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b Wechselstrom nicht auf Basis der Vibration des Konstruktionselementes 13 (das heißt, unabhängig von der Vibration des Konstruktionselementes 13) zu. Um das Maß des Stromverbrauchs zu reduzieren, ist es jedoch möglich, die Vibration des Konstruktionselementes 13 zu messen und die Zufuhr von Strom zu der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b zu unterbrechen, wenn die Amplitude einem festgelegten Pegel entspricht oder darunter liegt.
Die erste und die zweiten Spule/n 3a und 3b sind in Reihe oder parallel mit der Steuereinheit 4 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuereinheit 4 der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b Wechselstrom der gleichen Phase in einem festen Zyklus (beispielsweise 100 Hz, 200 Hz und 300 Hz) zu. Der Wechselstrom kann eine Sinuswelle, eine Dreieckwelle, eine Trapezwelle und eine Rechteckwelle sein. Die Steuereinheit 4 führt der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b den Wechselstrom in dem festen Zyklus zu. Es ist jedoch auch möglich, der Steuereinheit 4 die Funktion zum Ändern des Zyklus des Wechselstroms zuzuweisen, so zum Beispiel die Funktion, den Zyklus des Wechselstroms im Verlauf der Zeit beispielsweise in der Reihenfolge 100 Hz, 200 Hz und 100 Hz zu ändern. Es ist auch möglich, die Vibration des Konstruktionselementes 13 zu messen und den Zyklus des Wechselstroms auf Basis der Vibration des Konstruktionselementes 13 zu ändern. Des Weiteren kann die Steuereinheit 4 der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b auch Strom zuführen, der eine Welle einschließt, die durch Kombinieren einer Vielzahl von Sinuswellen mit unterschiedlichen Zyklen gewonnen wird. Die Steuereinheit 4 kann auch Strom zuführen, der sich beliebig ändert. Die Steuereinheit 4 kann auch Strom zuführen, bei dem die Beziehung zwischen Frequenz und Amplitude die Beziehung einer 1/f-Fluktuation ist.
Wenn der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b der Wechselstrom zugeführt wird, ändern sich die durch die erste und die zweiten Spule/n 3a und 3b auf den Magneten 2 ausgeübten Kräfte zyklisch. Die durch die erste Spule 3a auf den Magneten 2 ausgeübte Kraft f1 hat die gleiche Stärke wie die durch die zweiten Spulen 3b auf den Magneten 2 ausgeübte Kraft f2 und zu ihr entgegengesetzte Richtung. Dementsprechend wirken die Kräfte, die von beiden Seiten drücken und/oder ziehen auf die Ausgangswelle 5. Die Ausgangswelle 5 ist über den Anker-Abschnitt 6 so gelagert, dass sie sich in der Richtung der Achse bewegen kann. Jedoch wirken, wie oben beschrieben, die gleichen Kräfte von beiden Seiten auf die Ausgangswelle 5. Daher vibriert bzw. schwingt die Ausgangswelle 5 im Wesentlichen nicht um den Ausgangspunkt herum. Es ist sehr schwierig, die Kräfte auf beiden Seiten der Ausgangswelle 5 aneinander anzupassen. Das Gleichgewicht der Kräfte geht leicht verloren, und die Ausgangswelle 5 kann minimal schwingen. Schließt man einen derartigen Fall ein, lässt sich sagen, dass die Ausgangswelle 5 nicht wesentlich um den Ausgangspunkt herum schwingt.
3 stellt ein äquivalentes Modell der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform dar. Die Kräfte, die von beiden Seiten drücken und/oder ziehen, wirken auf die Ausgangswelle 5. Dementsprechend kann die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform in einem äquivalenten Modell dargestellt werden, bei dem der Massen-Abschnitt 11 zwischen dem ersten und dem zweiten Feder-Abschnitt 12a und 12b eingeschlossen ist. Der erste und der zweite Feder-Abschnitt 12a und 12b sind zwischen dem Massen-Abschnitt 11 und dem Konstruktionselement 13 positioniert. Wenn die Ausgangswelle 5 an dem Konstruktionselement 13 befestigt ist, entspricht der Anker-Abschnitt 6 dem Massen-Abschnitt 11. Wenn der Anker-Abschnitt 6 an dem Konstruktionselement 13 befestigt ist, entspricht die Ausgangswelle 5 dem Massen-Abschnitt 11. Die erste und die zweiten Spule 3a und 3b, der Magnet 2 und der erste sowie der zweite Haltemagnet 7a und 7b bilden eine magnetische Feder, die eine Abstoßungskraft und eine Anziehungskraft erzeugt, und entsprechen daher dem ersten und dem zweiten Feder-Abschnitt 12a und 12b. Die erste Spule 3a, der Magnet 2 und der erste sowie der zweite Haltemagnet 7a und 7b entsprechen dem ersten Feder-Abschnitt 12a. Die zweite Spule 3b, der Magnet 2 und der erste sowie der zweite Haltemagnet 7a und 7b entsprechen dem zweiten Feder-Abschnitt 12b. Wenn die Steuereinheit 4 den Wechselstrom durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließen lässt, ändern sich die Abstoßungskraft und die Anziehungskraft, die durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b erzeugt werden, zyklisch.
Der erste und der zweite Feder-Abschnitt 12a und 12b drücken und/oder ziehen den Massen-Abschnitt von beiden Seiten mit der gleichen Kraft, ohne den Massen-Abschnitt 11 gegenüber dem Ausgangspunkt zu verschieben. Die Kräfte, die den Massen-Abschnitt 11 drücken und/oder ziehen, ändern sich zyklisch. Dementsprechend ändern sich die Federkonstanten des ersten und des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b ohne die Verschiebung des Massen-Abschnitts 11 zyklisch.
4 ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen zyklischen Änderungen von Strom, der der ersten und den zweiten Spule/n 3a und 3b zugeführt wird, und zyklischen Änderungen der Federkonstante veranschaulicht. In der schematischen Darstellung werden, um das Verständnis zu erleichtern, zwei Spulen 3a und 3b sowie ein Magnet 2 eingesetzt, und befindet sich der Haltemagnet 7 zwischen den zwei Spulen 3a und 3b. Des Weiteren kann, wenn, wie in 2 dargestellt, die drei Spulen 3b, 3a und 3b, die zwei Magnete 2a und 2b sowie die zwei Haltemagnete 7a und 7b vorhanden sind, die Beziehung in dem Feder-Modell in 4 dargestellt werden.
Wenn der ersten und der zweiten Spule 3a und 3b kein Strom zugeführt wird, wirkt, wie in S1 in 4 dargestellt, nur die durch den Haltemagneten 7 erzeugte Haltekraft auf die Ausgangswelle 5. Die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b zu diesem Zeitpunkt werden mit 1,0 K angenommen. Wenn Strom im Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließt, werden, wie in S2 dargestellt, durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b Kräfte auf die Ausgangswelle 5 ausgeübt, die von beiden Seiten drücken. So werden die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b von 1,0 K auf 1,2 K erhöht. Wenn der im Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließende Strom ein Maximum erreicht, erreichen, wie in S3 dargestellt, auch die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b ein Maximum von 1,4 K. Wenn der im Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließende Strom auf die gleiche Stärke wie in S2 absinkt, verringern sich, wie in S4 dargestellt, auch die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b auf die gleiche Stärke wie in S2. Wenn der im Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließende Strom Null beträgt, das heißt, ihnen kein Strom zugeführt wird, betragen, wie in S5 dargestellt, die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b 1,0 K, das heißt, nur die durch den Haltemagneten 7 erzeugte Haltekraft. Die Federkonstante hat zu diesem Zeitpunkt den gleichen Betrag wie in S1.
Dann wirken, wenn die Richtung des durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließenden Stroms umgeschaltet wird und Strom entgegen dem Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließt, wie dies in S6 dargestellt ist, Kräfte auf die Ausgangswelle 5, die von beiden Seiten ziehen. So wird die Kraft verringert, mit der der Haltemagnet 7 die Ausgangswelle 5 hält. Die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b verringern sich weiter als in S5 und werden auf 0,8 K reduziert. Wenn der entgegen dem Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b fließende Strom ein Maximum erreicht, erreichen, wie in S7 dargestellt, die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b ein Minimum von 0,6 K. Wenn der entgegen dem Uhrzeigersinn durch die erste und die zweite Federspule 3a und 3b fließende Strom auf die gleiche Stärke wie in S6 zunimmt, nehmen, wie in S8 dargestellt, auch die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b auf 0,8 K zu, das heißt, den gleichen Wert wie in S6. Anschließend findet Übergang zu dem gleichen stromlosen Zustand wie in S1 statt. Von da an wird der Zyklus von S1 bis S8 wiederholt. Wenn der Wechselstrom durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b geleitet wird, ändern sich, wie oben beschrieben, die Federkonstanten des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b zyklisch.
Bei diesem Beispiel sind die durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b verursachten Kräfte, die die Ausgangswelle 5 nach links und nach rechts ziehen, genauso groß wie oder kleiner als die Kraft, mit der der Haltemagnet 7 die Ausgangswelle 5 hält. Die Kräfte, die von links und von rechts drücken, wirken stets auf die Ausgangswelle 5. Es ist auch möglich, dass die durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b verursachten Kräfte, die die Ausgangswelle 5 ziehen, genauso groß sind wie oder größer als die Kraft des Haltemagneten 7 zum Halten der Ausgangswelle 5, und dass die Kräfte, die von links und von rechts ziehen, auf die Ausgangswelle 5 ausgeübt werden.
Bei einem Feder-Masse-System, wie es in 5 dargestellt ist, kann die Eigenfrequenz ω (rad/s) mit ω = √k/m ausgedrückt werden, wobei k die Federkonstante ist und m die Masse ist. Aus dieser mathematischen Gleichung ergibt sich, dass, wenn sich k oder m ändert, sich die Eigenfrequenz ω ändert. Bei der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform ändert sich die Federkonstante zyklisch. Dementsprechend ändert sich die Eigenfrequenz ω zyklisch.
6 stellt ein Beispiel dar, bei dem die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform an einer schallgedämmten Wand als dem Konstruktionselement installiert ist. Bei diesem Beispiel ist die Ausgangswelle 5 an dem Konstruktionselement 13 angebracht. Der Anker-Abschnitt 6 ist der Massen-Abschnitt 11. Wenn die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform angebracht ist, fluktuiert die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes 13. Dementsprechend können Geräusche verringert werden, die durch das Konstruktionselement 13 hindurchtreten.
Das Konstruktionselement 13 hat eine Resonanzfrequenz. Das Konstruktionselement 13 kann Geräusche bei Frequenzen reduzieren, die von der Resonanzfrequenz entfernt sind. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass das Konstruktionselement 13 Geräusche in der Nähe der Resonanzfrequenz durchlässt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Resonanz in dem Konstruktionselement 13 aufgrund von Geräuschen in der Nähe der Resonanzfrequenz auftritt. Wenn jedoch die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1, deren Eigenfrequenz sich kontinuierlich ändert, an dem Konstruktionselement 13 installiert ist, fluktuiert die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes 13 um den festen Wert (fluktuiert beispielsweise zwischen 100 Hz, 110 Hz, 120 Hz, 110 Hz, 100 Hz, ...). Auf diese Weise fluktuiert die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes 13 gegenüber dem festen Wert. Dementsprechend stimmt die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes 13 in einem Moment mit der Frequenz eines Schalls überein, so dass der Schall leicht durch das Konstruktionselement hindurchtreten kann. Jedoch unterscheidet sich die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes 13 im nächsten Moment von der Frequenz des Schalls, so dass es dem Schall erschwert wird, durch das Konstruktionselement 13 hindurchzutreten. Daher kann durch das Konstruktionselement 13 in der Nähe der Resonanzfrequenz hindurchtretender Schall verringert werden.
Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der Ausführungsform weist des Weiteren den folgenden Effekt dahingehend auf, dass veranlasst werden kann, dass sich die Federkonstante der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 zyklisch ändert. Dementsprechend ist es möglich, durch das Konstruktionselement 13 hindurchtretenden Schall oder von dem Konstruktionselement 13 erzeugten Schall stabil zu verringern und die Vibration des Konstruktionselementes 13 stabil zu dämpfen.
Der erste und der zweite Feder-Abschnitt 12a und 12b drücken und/oder ziehen den Massen-Abschnitt 11 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen. Dementsprechend ist es möglich, die Federkonstante des ersten und des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b zu ändern und damit die Eigenfrequenz der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 zu ändern.
Der erste und der zweite Feder-Abschnitt 12a und 12b enthalten die erste und die zweite Spule 3a und 3b, die die Abstoßungs- und/oder Anziehungskräfte auf den Magneten 2 ausüben. Die Steuereinheit 4 bewirkt, dass Wechselstrom durch die erste und die zweite Spule 3a und 3b hindurchfließt. Dementsprechend ist es einfach, zu bewirken, dass sich die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts 12a und 12b kontinuierlich zyklisch ändern.
7 stellt eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 31 einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 31 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform dadurch, dass die magnetische Feder einen Magneten 32 und eine Spule 33 enthält. Der in Richtung seiner Achse magnetisierte Magnet 32 ist in einem kastenförmigen Gehäuse 34 fixiert. Ein Anker-Abschnitt, der die Spule 33 einschließt, die den Magneten 32 umgibt, ist in dem Gehäuse 34 aufgenommen. Wenn eine Steuereinheit Wechselstrom durch die Spule 33 fließen lässt, bewegt sich der Anker-Abschnitt 6 in der Richtung der Achse des Magneten 32 hin und her. Die Hin- und Herbewegung des Anker-Abschnitts 6 um ein vorgegebenes Maß oder mehr wird durch das Gehäuse 34 eingeschränkt. Wenn durch die Spule 33 fließender Strom bei eingeschränkter Bewegung des Anker-Abschnitts geändert wird, ändert sich die Federkonstante der magnetischen Feder. Das Gehäuse 34 ist an dem Konstruktionselement bzw. Bauteil 13 befestigt.
Die Entsprechung zwischen Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 31 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem Modell in 1 ist die im Folgenden beschriebene. Der Anker-Abschnitt in 7, der die Spule 33 enthält, entspricht dem Massen-Abschnitt 23 in 1. Die magnetische Feder, die den Magneten 32 und die Spule 33 in 7 enthält, entspricht dem Feder-Abschnitt 24 mit der variablen Federkonstante in 1. Die Reibung, die entsteht, wenn sich der Anker-Abschnitt 6 relativ zu dem Magneten 32 in 7 bewegt, entspricht der Dämpfungskraft des Dämpfer-Abschnitts 27 in 1.
8 stellt eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41 einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform dadurch, dass der erste und der zweite Feder-Abschnitt ein erstes und ein zweites magnetorestriktives Element oder piezoelektrisches Element (im Folgenden als das erste und das zweite Stellglied 42a und 42b bezeichnet) enthalten, die so positioniert sind, dass sie einen Wandabschnitt 43 als den Massen-Abschnitt einschließen. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41 ist in einem Konstruktionselement 44 installiert. Das Konstruktionselement 44 und der Wandabschnitt 43 bilden ein Wand-Modul, wie beispielsweise eine Wand eines Lagergebäudes.
Das erste und das zweite Stellglied 42a und 42b enthalten jeweils ein magnetorestriktives Element 45, wie es in 9(a) dargestellt ist, oder ein piezoelektrisches Element 46, wie es in 9(b) dargestellt ist. Das magnetorestriktive Element 45 verformt sich, wie allgemein bekannt und in 9(a) dargestellt ist, aufgrund des Einflusses eines externen Magnetfeldes elastisch. Eine Steuereinheit 47 steuert einer Spule 48 zuzuführenden Strom so, dass das externe Magnetfeld geändert wird. Das piezoelektrische Element 46 wird, wie allgemein bekannt und in 9(b) dargestellt ist, ausgebildet, indem ein piezoelektrisches Material 46a zwischen zwei Elektroden 46b eingeschlossen wird, und es wird durch eine Spannung, die an das piezoelektrische Material 46a angelegt wird, elastisch verformt. Die Steuereinheit 49 steuert die an das piezoelektrische Material 46a anzulegende Spannung.
Bei der Ausführung, wie sie in 8 dargestellt ist und bei der der Wandabschnitt 43a als der Massen-Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Stellglied 42a und 42b eingeschlossen ist, um den Wandabschnitt 43 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen zu drücken und/oder zu ziehen, ändert sich die Steifigkeit der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41 und ändert sich damit die Federkonstante des ersten und die des zweiten Stellgliedes 42a und 42b. Wenn die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41, bei der sich die Federkonstante kontinuierlich ändert, in dem Konstruktionselement 44 installiert ist, fluktuiert die Resonanzfrequenz des Konstruktionselementes 44.
Die Entsprechung zwischen der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41 der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem Modell in 1 ist die im Folgenden beschriebene. Der Wandabschnitt 43 in 8 entspricht dem Massen-Abschnitt in 1. Das erste und das zweite Stellglied 42a und 42b in 8 entsprechen dem Feder-Abschnitt 24 mit der variablen Federkonstante in 1.
Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 41 der dritten Ausführungsform weist den im Folgenden beschriebenen Effekt auf. Die Federkonstante des ersten und die des zweiten Feder-Abschnitts können unter Verwendung des ersten und des zweiten Stellgliedes 42a und 42b als der erste und der zweite Feder-Abschnitt erhöht werden. Damit ist es möglich, den Schall des Konstruktionselementes 44 mit hoher Steifigkeit zu verringern oder seine Vibration zu dämpfen.
10 stellt eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 51 einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der vierten Ausführungsform ist die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 51 an einem Wand-Lagerungsabschnitt 52 als dem Konstruktionselement installiert. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 51 enthält einen Wandabschnitt 53 als den Massen-Abschnitt sowie erste und zweite Stellglieder 54a und 54b, die so positioniert sind, dass sie den Wandabschnitt 53 einschließen. Die ersten und die zweiten Stellglieder 54a und 54b sind an oberen und unteren Enden des Wandabschnitts 53 angeordnet. Es sind insgesamt vier erste und zweite Stellglieder 54a und 54b dargestellt. Wenn die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 51, bei der sich die Federkonstante kontinuierlich ändert, an dem Wandlagerungsabschnitt 52 installiert ist, fluktuiert die Resonanzfrequenz des Wandlagerungsabschnitts 52.
11 stellt eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 61 einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der fünften Ausführungsform ist die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 61 an einem Wandabschnitt 62 als dem Konstruktionselement installiert. Die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 61 enthält einen Massen-Abschnitt 63 sowie ein erstes und ein zweites Stellglied 64a und 64b, die so positioniert sind, dass sie den Massen-Abschnitt 63 einschließen. Wenn die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 61, bei der sich die Federkonstante ändert, an dem Wandabschnitt 62 installiert ist, fluktuiert die Resonanzfrequenz des Wandabschnitts 62.
Erstes Beispiel
Es wurde ein Experiment zum Prüfen des Dämpfungseffektes der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 der Ausführungsform durchgeführt. Der Anker-Abschnitt 6 der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 wurde, wie in 12 dargestellt, fixiert. Eine aus einem dünnen Stahlblech bestehende Blattfeder 15 wurde an einem vorderen Ende der Ausgangswelle 5 angebracht. Ein Gewicht 16 wurde an einem unteren Ende der Blattfeder 15 angebracht. Mit einem Hammer wurde auf den Abschnitt des Gewichtes 16 geklopft, um das Gewicht 16 frei schwingen zu lassen. Die freie Schwingung bzw. Vibration des Gewichtes 16 wurde mit einer Laser-Längenmessvorrichtung gemessen.
13(1) bis 13(4) stellen Ergebnisse der Messung der Vibration des Gewichtes 16 dar. 13(1) stellt einen Fall mit einer Masse des Gewichtes von 0 g dar. 13(2) stellt einen Fall mit einer Masse von 3 g dar. 13(3) stellt einen Fall mit einer Masse von 6 g dar. 13(4) stellt einen Fall mit einer Masse von 12 g dar. Die rechte Spalte in der Figur bezieht sich auf einen Fall, in dem der ersten und der zweiten Spule 3a und 3b kein Wechselstrom zugeführt wurde. Die linke Spalte in der Figur stellt einen Fall dar, in dem Wechselstrom an die erste und die zweite Spule 3a und 3b angelegt wurde. Wenn mit dem Hammer an das Gewicht geklopft wird, vibriert das Gewicht bei seiner Resonanzfrequenz frei, und es vergeht Zeit bis zum Dämpfen der freien Vibration des Gewichtes, wie dies in der rechten Spalte in der Figur dargestellt ist. Im Unterschied dazu wird der ersten und der zweiten Spule 3a und 3b Strom zugeführt, und dementsprechend wurde, wie in der linken Spalte in der Figur dargestellt, Schwingung sämtlicher Massen des Gewichtes 16 sofort gedämpft. Es wird angenommen, dass der Grund darin liegt, dass sich die Federkonstante der Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung 1 zyklisch änderte und die Resonanzfrequenz des Systems aus Blattfeder und Gewicht fluktuierte.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Schutzumfangs in anderen konkreten Ausführungsformen umgesetzt werden, durch die sich der Kern der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
Beispielsweise sind die Anzahl sowie die Form von Spulen und Haltemagneten des Anker-Abschnitts sowie von Magneten nicht auf diejenigen der ersten Ausführungsform beschränkt.
In der ersten Ausführungsform werden die Federkonstante der ersten und die der zweiten Feder 12a und 12b zyklisch geändert. Die Federkonstante der ersten und die der zweiten Feder 12a und 12b können jedoch auch wie eine Welle, bei der Zyklus und/oder Amplitude beliebig (willkürlich) geändert werden, oder wie eine Welle geändert werden, bei der die Beziehung zwischen Frequenz und Amplitude die Beziehung einer 1/f-Fluktuation ist.
In der ersten Ausführungsform wird der Haltemagnet eingesetzt, um die Ausgangswelle 5 an dem Ausgangspunkt zu halten. Jedoch kann statt des Magneten eine Schraubenfeder oder dergleichen eingesetzt werden.
In der ersten Ausführungsform üben die erste und die zweite Spule eine Abstoßungskraft und eine Anziehungskraft auf den Magneten aus. Jedoch können die erste und die zweite Spule auch nur eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft auf den Magneten ausüben.
In der ersten Ausführungsform dient die magnetische Feder, die die Spulen und die Magnete einschließt, als der erste und der zweite Feder-Abschnitt. Jedoch können statt der magnetischen Feder, wie in der dritten bis fünften Ausführungsform, paarige piezoelektrische Elemente oder magnetorestriktive Elemente eingesetzt werden, die den Massen-Abschnitt von beiden Seiten einschließen.
In der ersten bis fünften Ausführungsform wird die Federkonstante des Feder-Abschnitts kontinuierlich geändert. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich zu der Federkonstante des Feder-Abschnitts die Dämpfungskonstante des Dämpfers kontinuierlich zu ändern. Beispielsweise wird eine Öffnung des Dämpfers verengt oder aufgeweitet, und dementsprechend kann bewirkt werden, dass sich die Dämpfungskonstante des Dämpfers kontinuierlich ändert.
In der dritten bis fünften Ausführungsform sind zwei oder mehr Stellglieder vorhanden. Die Anzahl der Stellglieder kann jedoch auf eins festgelegt werden, wenn das Stellglied vorgespannt ist.
Industrielle Einsatzmöglichkeiten
Eine Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann für eine schallgedämmte Wand eingesetzt werden und kann auch eingesetzt werden, um Geräusche zu verringern, die von Bauteilen verschiedener Vorrichtungen, wie beispielsweise einer Klimaanlage, einem Drucker und einem Multifunktions-Peripheriegerät erzeugt werden. Des Weiteren stellt Geräusch eine Art Schwingung dar. Daher kann die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch eingesetzt werden, um die Vibration von Konstruktionselementen bzw. Bauteilen verschiedener Vorrichtungen, wie beispielsweise einer Herstellungsvorrichtung und einer Prüfvorrichtung, zu dämpfen und die Vibration von Bauteilen von Fahrzeugen, wie beispielsweise eines Pkw, zu dämpfen.
Bezugszeichenliste

1, 31, 41, 51, 61: Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung
2a, 2b: erster und zweiter Magnet (Magnet)
3a, 3b: erste und zweite Spule (Spule)
4, 25: Steuereinheit
5: Ausgangswelle
6: Anker-Abschnitt
11, 23, 43, 53, 63: Massen-Abschnitt
12a, 12b: erster und zweiter Feder-Abschnitt (Feder-Abschnitt)
13: Konstruktionselement
24: Feder-Abschnitt
42a, 42b: erstes und zweites Stellglied (erster und zweiter Feder-Abschnitt, Feder-Abschnitt)
54a, 54b: erstes und zweites Stellglied (erster und zweiter Feder-Abschnitt, Feder-Abschnitt)
64a, 64b: erstes und zweites Stellglied (erster und zweiter Feder-Abschnitt, Feder-Abschnitt)

Claims

Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung, die umfasst: einen Massen-Abschnitt; einen Feder-Abschnitt, der zwischen dem Massen-Abschnitt und einem Konstruktionselement positioniert ist; sowie eine Steuereinheit, die bewirkt, dass sich eine Federkonstante des Feder-Abschnitts kontinuierlich ändert.
Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit bewirkt, dass sich die Federkonstante des Feder-Abschnitts kontinuierlich zyklisch ändert.
Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Feder-Abschnitt einen ersten und einen zweiten Feder-Abschnitt zum Ausüben von Kraft auf den Massen-Abschnitt enthält, und die Steuereinheit den ersten und den zweiten Feder-Abschnitt so steuert, dass der Massen-Abschnitt gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen gedrückt und/oder gezogen wird.
Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Feder-Abschnitt eine Spule enthält, die eine Abstoßungs- und/oder eine Anziehungskraft auf einen Magneten ausübt, und die Steuereinheit Wechselstrom durch die Spule fließen lässt.
Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Feder-Abschnitt ein piezoelektrisches Element oder ein magnetorestriktives Element enthält.
Konstruktionselement, an dem die Schalldämmungs- oder Vibrationsdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 installiert ist.