DE112018004041T5

DE112018004041T5 - Schallunterdrückungselement

Info

Publication number: DE112018004041T5
Application number: DE112018004041.0T
Authority: DE
Inventors: Kei Yoshikawa; Koji Tomiyama; Akio YABU; Yasuo Suzuki
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-05-14
Anticipated expiration: 2038-10-05
Also published as: DE112018004041B4; JP7450671B2; US20200175953A1; JP2022132513A; CN110998709B; WO2019070030A1; JP7174513B2; US11636838B2; CN110998709A; JP2019066776A

Abstract

Ein Schallunterdrückungselement (1) ist auf einer Struktur (9) mit einem Rotationskörper montiert, bedeckt mindestens einen Teil der äußeren Umfangsflächen der Struktur (9), enthält einen integralen Gegenstand aus einem elastischen Element und weist exzentrisch angeordnete Abschnitte mit mindestens einer größeren Dicke oder einer größeren Dichte als die anderen Abschnitte auf. Die exzentrisch angeordneten Abschnitte können dickwandigen Abschnitte (31) sein, die eine größere Dicke als die anderen Abschnitte haben. Wenn das elastische Element ein Basismaterial (20) mit einem Polymer und einem magnetischen Füllstoff (21) aufweist, die in einem Zustand der Orientierung im Basismaterial (20) enthalten sind, können stark gefüllte Abschnitte (34), in denen ein Gehalt des magnetischen Füllstoffs (21) größer als der der anderen Abschnitte ist, als die exzentrisch angeordneten Abschnitte festgelegt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schalldämpfendes Element bzw. ein Schallunterdrückungselement, das auf einer Antriebs- oder Kraftübertragungsvorrichtung montiert ist.
Stand der Technik
In einem Fahrzeug ist es erforderlich Lärm bzw. Geräusche zu reduzieren, die von einer Antriebsvorrichtung, wie einer Maschine, einem Motor oder ähnlichem oder von einer Kraftübertragungsvorrichtung wie einem Getriebe bzw. einer Übertragung oder ähnlichem, erzeugt werden. Darüber hinaus ist auch eine Anforderung an die Verbesserung der Ruhe im Fahrzeuginnenraum erhöht. So sollen beispielsweise auch die Antriebsgeräusche bzw. Antriebslärm, die von einer Motoreinheit für einen elektrischen Sitz oder dergleichen erzeugt werden, reduziert werden. Als Geräuschgegenmaßnahme wird beispielsweise ein schallabsorbierendes Material oder ein schwingungsabsorbierendes Material, das aus einem Schaumstoff wie beispielsweise Polyurethanschaum oder dergleichen besteht, verwendet. Allerdings hat der Schaumstoff eine geringe Wärmeleitfähigkeit, da sich eine große Anzahl von Zellen (Blasen) im Inneren des Schaumstoffs befindet. Wenn der Schaumstoff um die Maschine, den Motor oder ähnlichem angeordnet ist, der Wärme erzeugt, besteht daher die Gefahr, dass sich die Wärme staut und Störungen verursacht. Bei der Verwendung des Schaumstoffs als schallabsorbierendes Material ist es daher notwendig, die Wärmeabfuhr des Schaumstoffs zu verbessern. Aus diesem Grund wird in Patentliteratur 1 eine schallabsorbierende Abdeckung aus einem Schaumstoff mit magnetischem Füllstoff offenbart. Bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen schallabsorbierenden Abdeckung ist der magnetische Füllstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Dickenrichtung der schallabsorbierenden Abdeckung orientiert. So kann nicht nur der Lärm reduziert werden, sondern auch die in der Lärmquelle erzeugte Wärme kann über den orientierten magnetischen Füllstoff schnell abgeführt werden.
[Literatur des Standes der Technik]
[Patentliteratur]

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2015-069012
Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 6-100245
Patentliteratur 3: Offengelegtes japanisches Gebrauchsmuster Nr. 6-71938

ZUSAMMENFASSUNG
[zugrundeliegende Probleme]
Falls eine Vorrichtung mit einem Rotationskörper wie beispielsweise ein Motor, ein Getriebe oder dergleichen aktiviert wird, so wird hochfrequenter Luftausbreitungsschall oder niederfrequenter Festkörperausbreitungsschall erzeugt. Der Festkörperausbreitungsschall umfasst den durch Torsionsschwingungen (Schwingungen in einer Rotationsrichtung) verursachten Schall, der dem Rotationskörper eigen bzw. typisch für diesen ist. Zusätzlich wird bei Änderung der Rotationsrichtung oder der Rotations- bzw. Drehzahl des Motors die Frequenz des Geräusches verändert. Die in der Patentliteratur 1 beschriebene schallabsorbierende Abdeckung, die den Schaumstoff verwendet, ist wirksam, um hochfrequente Geräusche des Motors zu reduzieren. Allerdings ist die Reduktionswirkung auf tieffrequente Geräusche von 1000 Hz oder niedriger, die durch den Festkörperausbreitungsschall verursacht werden, gering.
Ein dynamischer Dämpfer hingegen ist als Vorrichtung zur Schwingungsreduzierung bekannt (siehe Patentliteratur 2, 3). Der dynamische Dämpfer ist in der Regel so ausgelegt, dass eine Masse über einen elastischen Körper, wie Gummi oder dergleichen, bezüglich einem Schwingungskörper, der ein Objekt ist, das gedämpft werden soll, elastisch abgestützt wird. Wenn der Schwingungskörper mit einer bestimmten Frequenz in Schwingung versetzt wird, bilden die Masse und der elastische Körper ein Schwingungssystem mit einer Massefeder, die in Resonanz tritt, um die Schwingung des Schwingungskörpers zu absorbieren und zu reduzieren. Der herkömmliche dynamische Dämpfer benötigt jedoch zwei verschiedene Elemente, den elastischen Körper und die Masse, und sollte in Schwingungsrichtung des Schwingungskörpers angebracht werden. Darüber hinaus ist der herkömmliche dynamische Dämpfer wirksam bei der Reduzierung von niederfrequentem Lärm, kann jedoch hochfrequenten Lärm nicht reduzieren. Außerdem kann, wenn ein zu reduzierendes Frequenzband eng ist und die Rotationsrichtung oder die Drehzahl des Motors verändert wird oder dergleichen, kein ausreichender Lärmreduktionseffekt für ein Objekt, dessen Frequenz sich ändert, erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände erreicht und zielt darauf ab, ein schalldämpfendes Element bzw. Schallunterdrückungselement bereitzustellen, das, wenn das Schallunterdrückungselement auf einer Struktur mit einem Rotationskörper montiert ist, den durch Torsions- bzw. Verdrehschwingungen verursachten Festkörperausbreitungsschall unterdrücken und den Lärm in einem breiten Frequenzband bzw. -bereich von einer hohen bis zu einer niedrigen Frequenz reduzieren kann.
[Mittel zur Lösung von Problemen]
Das Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung ist auf einer Struktur mit einem Rotationskörper montiert, bedeckt zumindest einen Teil von äußeren Umfangsflächen der Struktur, enthält einen integralen Gegenstand aus einem elastischen Element und hat exzentrisch angeordnete Abschnitte, die zumindest eine größere Dicke oder eine größere Dichte als die anderen Abschnitte aufweisen.
[Effekt]
Das Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung enthält den integral ausgebildeten, bzw. einstückigen bzw. integralen Artikel bzw. Gegenstand aus einem elastischen Element und hat die exzentrisch angeordneten Abschnitte. Die exzentrisch angeordneten Abschnitte haben mindestens eines von einer größeren Dicke oder einer größeren Dichte als die anderen Abschnitte. Das heißt, die exzentrisch angeordneten Abschnitte sind dicke Teile, Teile mit hoher Dichte oder beides, und somit ist das Gewicht der exzentrisch angeordneten Abschnitte größer als Gewichte der anderen Abschnitte. Daher ist das Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung der integrale Gegenstand aus einem elastischen Element und die exzentrisch angeordneten Abschnitte fungieren als Gewichte, und dadurch wird eine Antivibrationswirkung durch die sogenannte Masse-Feder dargestellt. Dabei, gemäß dem Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung, wird durch die Masse-Feder eine Antivibrationsfunktion zu einer Schallabsorptions- und Schalldämmfunktion durch das elastische Element hinzugefügt und dadurch kann sowohl eine Reduzierung des durch Luft ausbreitenden Strahlungsschalls als auch eine Reduzierung des Feststoffausbreitungsschalls erreicht werden. Das heißt, gemäß dem Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung können nicht nur hochfrequenter Lärm, wie der Strahlungsschall oder dergleichen, sondern auch niederfrequenter Lärm von 1000 Hz oder niedriger, die sich durch den Festkörper ausbreiten, reduziert werden.
Gemäß dem Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung kann durch Änderung einer Federkonstante des elastischen Elements oder durch Änderung einer Konfiguration, einer Form, von Positionen, der Anzahl oder ähnlichem der exzentrisch angeordneten Abschnitte eine Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselement verändert werden. Durch die Einstellung der Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements kann auch der durch die Torsionsschwingung des Rotationskörpers verursachte Festkörperausbreitungsschall, der dem Rotationskörper eigen bzw. typisch für diesen ist, unterdrückt werden. Zusätzlich, um die Konfiguration der exzentrisch angeordneten Abschnitte zu ändern, ist es nur notwendig das elastische Element zu formen bzw. zu gießen, wobei eine Montage anderer Elemente nicht erforderlich ist. Somit ist gemäß dem Antivibrationselement der vorliegenden Erfindung eine Abstimmung entsprechend der zu reduzierenden Schwingungsfrequenz leicht möglich.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Schallunterdrückungselements der ersten Ausführungsform in einem auf einen Motor montierten Zustand.
2 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements und zeigt schematisch einen orientierten Zustand der im Schallunterdrückungselement enthaltenen Verbundpartikel.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Schallunterdrückungselements der zweiten Ausführungsform in einem auf einen Motor montierten Zustand.
4 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements und zeigt schematisch einen orientierten Zustand der im Schallunterdrückungselement enthaltenen Verbundpartikel.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Schallunterdrückungselements der dritten Ausführungsform in einem auf einen Motor montierten Zustand.
6 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements und zeigt schematisch einen orientierten Zustand der im Schallunterdrückungselement enthaltenen Verbundpartikel.
7 ist die Vorderansicht eines Schallunterdrückungselements der vierten Ausführungsform in einem auf einen Motor montierten Zustand und zeigt schematisch einen orientierten Zustand der in dem Schallunterdrückungselement enthaltenen Verbundpartikel.
8 ist eine darstellende Ansicht, die den Anbauzustand des Motors zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Schallunterdrückungselements eines Vergleichsbeispiels in einem auf einen Motor montierten Zustand.
10 ist eine Grafik, die das Messergebnis einer Schwingungsbeschleunigung des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels in Test 1 zeigt.
11 ist eine Grafik, die das Messergebnis einer Schwingungsbeschleunigung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels in Test 1 zeigt.
12 ist eine Grafik, die ein Messergebnis der Schwingungsbeschleunigung des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels in Test 2 zeigt.
13 ist eine Grafik, die ein Messergebnis der Schwingungsbeschleunigung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels in Test 2 zeigt.
14 ist eine Grafik, die die Lärmreduktionseffekte der Schallunterdrückungselemente des Implementierungsbeispiels und des Vergleichsbeispiels zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen eines Schallunterdrückungselements der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
[Konfiguration]
Zunächst wird eine Konfiguration eines Schallunterdrückungselements der Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform in einen auf einem Motor montierten Zustand. 2 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements. 2 zeigt schematisch einen orientierten Zustand der im Schallunterdrückungselement enthaltenen Komposit- bzw. Verbundpartikel. In 1 und 2 ist eine Rotationswellenrichtung (eine Vorne-hinten-Richtung) des Motors als eine X-Richtung definiert, und, in zwei zur X-Richtung orthogonalen Richtungen, ist eine horizontale Richtung (eine Links-Rechts-Richtung) als Y-Richtung definiert und ist eine vertikale Richtung (eine Aufwärts-Abwärts-Richtung) als Z-Richtung definiert. Eine Rotationsrichtung einer Rotationswelle des Motors ist als eine Umfangsrichtung definiert.
Wie in 1 und 2 dargestellt, hat das Schallunterdrückungselement 1 eine rechteckige, parallelepiped bzw. quaderförmige Kastenform mit einer Öffnung an einer Endfläche (einer Front- bzw. vorderen Fläche). Das Schallunterdrückungselement 1 bedeckt eine gesamte Umfangsfläche (vier Seitenflächen, nämlich eine obere Fläche, eine untere Fläche, eine linke Fläche und eine rechte Fläche) und eine Rückfläche der äußeren Umfangsflächen des Motors 9. Der Motor 9 ist im Inneren des Schallunterdrückungselements 1 untergebracht. Der Motor 9 hat eine Rotationswelle 90. Der Motor 9 ist in dem Begriff „eine Struktur mit einem Rotationskörper“ der vorliegenden Erfindung einbezogen.
Das Schallunterdrückungselement 1 ist ein integraler Gegenstand aus einem elastischen Element, das Verbundpartikel 21 enthält und aus einem Polyurethanschaumstoff hergestellt ist. Das heißt, das Schallunterdrückungselement 1 hat ein Grundmaterial 20, das Polyurethanschaum enthält, und die Verbundpartikel 21. Die Verbundpartikel 21 sind Partikel, die durch die Kombination von Graphitpartikeln und Edelstahlpartikeln erhalten werden. Wie in 2 schematisch dargestellt, sind die Verbundpartikel 21 kontinuierlich in einer Dickenrichtung des Schallunterdrückungselements 1 orientiert. Die Verbundpartikel 21 sind in einem Konzept eines magnetischen Füllstoffs der vorliegenden Erfindung enthalten.
Das Schallunterdrückungselement 1 hat, entsprechend den vier Seitenflächen des Motors 9, vier Seitenwandabschnitte, darunter einen oberen Wandabschnitt 30U, einen unteren Wandabschnitt 30D, einen linken Wandabschnitt 30L und einen rechten Wandabschnitt 30R. In jedem der vier Seitenwandabschnitte sind dickwandigen Abschnitte 31 angeordnet, die eine größere Dicke als die anderen Abschnitte der Seitenwandabschnitte aufweisen. In den vier Seitenwandabschnitten haben die anderen Abschnitte außer den dickwandigen Abschnitten 31 die gleiche Dicke.
Jeder der vier dicken Wandabschnitte 31 weist eine rechteckige Parallelepipedform auf und erstreckt sich in der X-Richtung. Die dicken Wandabschnitte 31 sind auf einer Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet. Das heißt, der dickwandigen Abschnitt 31 des oberen Wandabschnitts 30U ist in einem linken Halbbereich des oberen Wandabschnitts 30U angeordnet. Der dickwandigen Abschnitt 31 des rechten Wandabschnitts 30R ist in einem oberen Halbbereich des rechten Wandabschnitts 30R angeordnet. Der dickwandigen Abschnitt 31 des unteren Wandabschnitts 30D ist in einem rechten Halbbereich des unteren Wandabschnitts 30D angeordnet. Der dickwandigen Abschnitt 31 des linken Wandabschnitts 30L ist in einem unteren Halbbereich des linken Wandabschnitts 30L angeordnet. Die vier dicken Wandabschnitte 31 sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen getrennt voneinander angeordnet. Eine Resonanzfrequenz in Umfangsrichtung des Schallunterdrückungselements 1 ist so ausgelegt, dass sie mit einer Rotations-Erstordnungskomponente bzw. Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 9 zusammenfällt.
[Betrieb und Wirkung]
Als nächstes werden der Betrieb bzw. die Funktionsweise und die Wirkung des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform beschrieben. Das Schallunterdrückungselement 1 enthält einen integralen Gegenstand des elastischen Elements mit dem Grundmaterial 20 einschließlich Polyurethanschaum und die orientierten Verbundpartikel 21. Die Verbundpartikel 21 enthalten die Graphitpartikel und die Edelstahlpartikel mit hoher Wärmeleitfähigkeit und sind durchgehend in der Dickenrichtung des Schallunterdrückungselements 1, das heißt in vertikaler Richtung in Bezug auf die äußeren Umfangsflächen des Motors 9, ausgerichtet. Auf diese Weise wird der vom Motor 9 ausgehende Strahlungsschall absorbiert und abgeschirmt und die vom Motor 9 erzeugte Wärme schnell wieder abgegeben.
Das Schallunterdrückungselement 1 weist die dickwandigen Abschnitte 31 auf. Die Masse der dickwandigen Abschnitte 31 ist größer als die Masse der anderen Abschnitte. Dementsprechend ist das Schallunterdrückungselement 1 der integrale Gegenstand aus dem elastischen Körper und die dickwandigen Abschnitte 31 fungieren als Gewichte, und dadurch wird eine Antivibrationswirkung durch die sogenannte Massenfeder dargestellt. So kommt gemäß dem Schallunterdrückungselement 1 zu einer Schallabsorptions- und -Isolierfunktion durch das elastische Element noch eine Antivibrationsfunktion durch die Massefeder hinzu, wodurch sowohl der Abstrahl- als auch der vom Motor 9 erzeugte Festkörperausbreitungsschall reduziert werden kann. Das heißt, gemäß dem Schallunterdrückungselement 1 kann nicht nur der hochfrequente Lärm, sondern auch der niederfrequente Lärm von 1000 Hz oder niedriger reduziert werden.
Durch Veränderung einer Federkonstante des elastischen Elements oder durch Veränderung der Form, der Positionen, der Anzahl oder ähnlichem der dickwandigen Abschnitte 31 kann die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselementes 1 leicht verändert werden. Um die Form der dickwandigen Abschnitte 31 zu verändern oder dergleichen, muss nur das elastische Element umgeformt bzw. gegossen werden und das Anbauen bzw. die Befestigung anderer Elemente ist nicht erforderlich. Somit ist gemäß dem Schallunterdrückungselement 1 eine Abstimmung entsprechend der zu reduzierenden Schwingfrequenz leicht möglich.
In der Struktur, die den Rotationskörper, wie den Motor 9 oder dergleichen einschließt, erhöht sich die Schwingung einer Rotationsordnungskomponente. Die Rotationsordnungskomponente ist eine Frequenz, die N-mal (N ist eine ganze Zahl mit dem Wert 1 oder höher) der Rotations-Erstordnungskomponente bzw. Rotationskomponente erster Ordnung entspricht. Die Rotationskomponente erster Ordnung ist eine Frequenz, die durch Multiplikation eines Wertes berechnet wird, der durch Umwandlung einer Rotationsgeschwindigkeit des Rotationskörpers in eine Frequenz erhalten wird, mit einer Grundschwingungszahl pro Umdrehung, und wird durch die folgende Formel (1) berechnet, in der die Grundschwingungszahl (mal bzw. Anzahl) pro einer Umdrehung A ist und die Rotationsgeschwindigkeit (U/min) des Rotationskörpers B ist. $Rotationskomponente erster Ordnung (Hz) = B / 60 \times A$
Als eine Hauptkomponente des niederfrequenten Lärms, der durch den Festkörperausbreitungsschall oder dergleichen verursacht wird, wird die Schwingung mit einer Frequenz angenommen, die ein gerades Vielfaches der Rotationskomponente erster Ordnung ist. Daher ist es zur Unterdrückung des niederfrequenten Lärms, das durch den Festkörperausbreitungsschall oder dergleichen verursacht wird, wirksam, die Schwingung der ursprünglichen Rotationskomponente erster Ordnung zu unterdrücken. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass, da die Schwingung der Rotationsordnungskomponente durch die Schwingung in Rotationsrichtung des Rotationskörpers (Torsionsschwingung) verursacht wird, um die Torsionsschwingung zu unterdrücken, es wirksam ist, die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements mit der Rotationsordnungskomponente abzustimmen.
Diesbezüglich ist das Schallunterdrückungselement 1 so ausgelegt, dass die Resonanzfrequenz in Umfangsrichtung mit der Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 9 zusammenfällt. Dadurch kann die Schwingung des Motors 9 in Rotationsrichtung (der Umfangsrichtung) unterdrückt werden, und es ist wirksam, den Lärm zu reduzieren, der durch den durch die Torsionsschwingung erzeugten Körperschall entsteht. Weiterhin bedeutet in der Beschreibung, wenn die Resonanzfrequenzen „abgestimmt sind“ oder „zusammenfallen“, dass eine Resonanzfrequenz in einem Bereich von ±10% relativ zur anderen Resonanzfrequenz liegt.
<Zweite Ausführungsform>
Das Schallunterdrückungselement der Ausführungsform unterscheidet sich vom Schallunterdrückungselement der ersten Ausführungsform in den Positionen der dickwandigen Abschnitte und der Orientierungsrichtung der Verbundpartikel. Hier wird nun die Beschreibung mit Fokus auf den Unterschied durchgeführt. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform in einen auf einem Motor montierten Zustand. 4 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements. 4 zeigt schematisch einen orientierten Zustand der im Schallunterdrückungselement enthaltenen Verbundpartikel.
Wie in 3 und 4 dargestellt, sind in jedem der vier Seitenwandabschnitte des Schallunterdrückungselements 1 dickwandige Abschnitte 32 mit einer Dicke angeordnet, die größer ist als die Dicke der anderen Abschnitte der Seitenwandabschnitte. Jeder der vier dicken Wandabschnitte 32 weist eine rechteckige Parallelepipedform auf und erstreckt sich in X-Richtung. Jeder der vier dicken Wandabschnitte 32 ist im mittleren Abschnitt des Seitenwandabschnitts angeordnet. Die vier dickwandigen Abschnitte 32 sind jeweils getrennt in einer Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet. Eine Resonanzfrequenz in der Umfangsrichtung des Schallunterdrückungselements 1 ist so ausgelegt, dass sie mit der Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 9 zusammenfällt.
Wie in 4 schematisch dargestellt, sind die Verbundpartikel 21 kontinuierlich in eine Richtung (die Aufwärts-Abwärts-Richtung) orientiert. Das heißt, die Verbundpartikel 21 sind im oberen Wandabschnitt 30U und im unteren Wandabschnitt 30D in Dickenrichtung orientiert und im linken Wandabschnitt 30L und im rechten Wandabschnitt 30R in einer Ebenenrichtung senkrecht zur Dickenrichtung orientiert.
Das Schallunterdrückungselement der Ausführungsform weist für die Teile mit der gleichen Konfiguration die gleiche Funktion und Wirkung wie das Schallunterdrückungselement der ersten Ausführungsform auf. Im Schallunterdrückungselement 1 der Ausführungsform ist eine Orientierungsrichtung der Verbundpartikel 21 eine einzelne Richtung (die Aufwärts-Abwärts-Richtung). In diesem Fall, wenn das elastische Element Schaum-gegossen bzw. Schaum-formgespritzt wird, reicht es aus ein Magnetfeld aus einer einzelnen Richtung zu erzeugen, und das elastische Element ist daher leicht herzustellen. Außerdem sind aufgrund der unterschiedlichen Orientierungsrichtungen der Verbundpartikel 21 eine Federkonstante in einer Y-Richtung des Schallunterdrückungselements 1 und eine Federkonstante in einer Z-Richtung des Schallunterdrückungselements 1 unterschiedlich. In der Z-Richtung, die der Orientierungsrichtung der Verbundpartikel 21 entspricht, ist die Federkonstante größer als die Federkonstante in der Y-Richtung. Entsprechend ist in Z-Richtung eine Resonanzfrequenz größer als die Resonanzfrequenz in Y-Richtung. Andererseits ist die Federkonstante in der Y-Richtung kleiner als die Federkonstante in der Z-Richtung. Daher ist die Resonanzfrequenz in Y-Richtung kleiner als die Resonanzfrequenz in Z-Richtung. Dabei kann, falls die Orientierungsrichtung der Verbundpartikel 21 eine einzige Richtung ist, die Resonanzfrequenz über die Differenz zwischen den Federkonstanten in Y- und Z-Richtung eingestellt werden. Diese Konfiguration ist effektiv bei der Reduzierung des Lärms einer Struktur, bei der die Resonanzfrequenz in Y-Richtung und die Resonanzfrequenz in Z-Richtung unterschiedlich sind.
Beim Schallunterdrückungselement 1 der Ausführungsform sind die dickwandigen Abschnitte 32 in den mittleren Abschnitten der Seitenwandabschnitte angeordnet, so dass das Schallunterdrückungselement 1 geeignet ist, wenn eine Beeinträchtigung bzw. Wechselwirkung mit benachbarten peripheren Komponenten vermieden werden soll. Falls die dicken Wandabschnitte in den mittleren Abschnitten der Seitenwandabschnitte angeordnet sind, wird außerdem im Vergleich zu dem Fall, bei dem die dicken Wandabschnitte in einer Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet sind (erste Ausführungsform), ein Abstand zwischen einem Rotationsmittelpunkt und einem Schwerpunkt der dicken Wandabschnitte verändert. Auf diese Weise, selbst falls die Formen oder Größen der dickwandigen Abschnitte gleich sind, kann die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements 1 durch Veränderung der Anordnungspositionen der dickwandigen Abschnitte eingestellt werden.
<Dritte Ausführungsform>
Das Schallunterdrückungselement der Ausführungsform unterscheidet sich von dem Schallunterdrückungselement der ersten Ausführungsform dadurch, dass der dickwandigen Abschnitt nur in einem der Seitenwandabschnitte angeordnet ist und dass die Verbundpartikel in einer einzigen Richtung orientiert sind. Hier wird die Beschreibung mit Schwerpunkt auf die Unterschiede vorgenommen. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform in einen auf einem Motor montierten Zustand. 6 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements. 6 zeigt schematisch einen orientierten Zustand der im Schallunterdrückungselement enthaltenen Verbundpartikel.
Wie in 5 und 6 dargestellt, ist die Dicke des oberen Wandabschnitts 30U des Schallunterdrückungselements 1 größer als die Dicken der anderen drei Seitenwandabschnitte 30R, 30D und 30L. Das heißt, der gesamte obere Wandabschnitt 30U wird durch einen dickwandigen Abschnitt 33 konfiguriert. Der dickwandigen Abschnitt 33 erstreckt sich in der X-Richtung. Die Dicken der drei Seitenwandabschnitte 30R, 30D und 30L sind gleich. Die Resonanzfrequenz in der Umfangsrichtung des Schallunterdrückungselements 1 ist so ausgelegt, dass sie mit der Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 9 zusammenfällt.
Wie in 6 schematisch dargestellt, sind die Verbundartikel 21 kontinuierlich in einer einzigen Richtung (die Aufwärts-Abwärts-Richtung) orientiert. Das heißt, die Verbundpartikel 21 sind im oberen Wandabschnitt 30U (dem dickwandigen Abschnitt 33) und im unteren Wandabschnitt 30D in der Dickenrichtung orientiert und im linken Wandabschnitt 30L und im rechten Wandabschnitt 30R in einer Ebenenrichtung senkrecht zur Dickenrichtung orientiert.
Das Schallunterdrückungselement der Ausführungsform weist für die Teile mit der gleichen Konfiguration die gleiche Funktion und Wirkung wie das Schallunterdrückungselement der ersten Ausführungsform auf. Im Schallunterdrückungselement 1 der Ausführungsform ist der gesamte obere Wandabschnitt 30U, der eine obere Fläche des Motors 9 bedeckt, als dickwandiger Abschnitt 33 eingestellt. Im Vergleich zur ersten Ausführungsform und zur zweiten Ausführungsform, bei der ein Teil nach außen ragt, um die Dicke der Seitenwandabschnitte zu verändern, weist der dickwandigen Abschnitt eine einfache Form auf und ist daher leicht herzustellen. Außerdem ist, ähnlich der zweiten Ausführungsform, im Schallunterdrückungselement 1 der Ausführungsform die Orientierungsrichtung der Verbundpartikel 21 eine einzige Richtung (die Aufwärts-Abwärts-Richtung). In diesem Fall, wenn das elastische Element Schaum-gegossen bzw. Schaum-formgespritzt wird, reicht es aus ein Magnetfeld aus einer einzelnen Richtung zu erzeugen, und das elastische Element ist daher leicht herzustellen.
<Vierte Ausführungsform>
Das Schallunterdrückungselement der Ausführungsform unterscheidet sich von dem Schallunterdrückungselement der ersten Ausführungsform dadurch, dass anstelle der dickwandigen Abschnitte stark gefüllte Abschnitte angeordnet sind. Hier wird die Beschreibung mit Fokus auf den Unterschied durchgeführt. 7 ist eine Vorderansicht des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform in einen auf einem Motor montierten Zustand. 7 entspricht der oben beschriebenen 2.
Wie in 7 dargestellt, weisen alle vier Seitenwandabschnitte, nämlich der obere Wandabschnitt 30U, der untere Wandabschnitt 30D, der linke Wandabschnitt 30L und der rechte Wandabschnitt 30R das Grundmaterial 20 aus Polyurethanschaum und die Verbundpartikel 21 auf. Die Dicken der vier Seitenwandabschnitte sind gleich. In jedem der vier Seitenwandabschnitte sind stark gefüllte Abschnitte 34 mit einem höheren Gehalt an den Verbundpartikeln 21 als die anderen Abschnitte der Seitenwandabschnitte angeordnet. Jeder der stark gefüllten Abschnitte 34 erstreckt sich in der X-Richtung. Die stark gefüllten Abschnitte 34 sind an einer Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet. Das heißt, der stark gefüllte Abschnitt 34 des oberen Wandabschnitts 30U ist in einem linken Halbbereich des oberen Wandabschnitts 30U angeordnet. Der stark gefüllte Abschnitt 34 des rechten Wandabschnitts 30R ist in einem oberen Halbbereich des rechten Wandabschnitts 30R angeordnet. Der stark gefüllte Abschnitt 34 des unteren Wandabschnitts 30D ist in einem rechten Halbbereich des unteren Wandabschnitts 30D angeordnet. Der stark gefüllte Abschnitt 34 des linken Wandabschnitts 30L ist in einem unteren Halbbereich des linken Wandabschnitts 30L angeordnet. Die vier stark gefüllten Abschnitte 34 sind getrennt in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Resonanzfrequenz in der Umfangsrichtung des Schallunterdrückungselements 1 ist so ausgelegt, dass sie mit der Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 9 zusammenfällt.
Das Schallunterdrückungselement der Ausführungsform weist für die Teile mit der gleichen Konfiguration die gleiche Funktion und Wirkung wie das Schallunterdrückungselement der ersten Ausführungsform auf. In dem Schallunterdrückungselement 1 der Ausführungsform enthalten die stark gefüllten Abschnitte 34 mehr Verbundpartikel 21 als die anderen Abschnitte. Daher ist die Masse der stark gefüllten Abschnitte 34 größer als die Masse der anderen Abschnitte. Dementsprechend ist das Schallunterdrückungselement 1 ein integraler Gegenstand aus einem elastischen Element und die stark gefüllten Abschnitte 34 fungieren als Gewichte, wodurch eine Antivibrationswirkung durch eine sogenannte Masse-Feder dargestellt wird. Gemäß dem Schallunterdrückungselement 1 der Ausführungsform können die stark gefüllten Abschnitte 34 (die exzentrisch angeordneten Abschnitte) durch Einstellen einer Orientierungsweise der Verbundpartikel 21 oder dergleichen ohne Veränderung der Form gebildet werden. Zusätzlich enthalten die stark gefüllten Abschnitte 34 viele Verbundpartikel 21. Dadurch wird die Wärmeableitung des Schallunterdrückungselements 1 weiter verbessert. Zusätzlich kann durch Änderung der Federkonstante des elastischen Elements oder durch Änderung des Gehalts der Verbundpartikel 21 in den stark gefüllten Abschnitten 34 und der Positionen, der Anzahl oder ähnlichem der stark gefüllten Abschnitte 34 die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements 1 leicht verändert werden.
<Zusätzliche Beschreibung>
Die Ausführungsformen des Schallunterdrückungselements der vorliegenden Erfindung sind oben beschrieben. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht besonders auf die oben genannten Formen beschränkt. Es ist auch möglich diese mit verschiedenen modifizierten Formen und verbesserten Formen, die von den Fachleuten ausgeführt werden können, zu implementieren.
In den oben genannten Ausführungsformen ist das Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung auf dem Motor montiert. Die Konstruktion, auf der das Schallunterdrückungselement der vorliegenden Erfindung montiert wird, ist jedoch nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Die Struktur kann eine Antriebsvorrichtung wie beispielsweise ein Getriebe, eine Pumpe, ein Drehventil, ein Relais, ein Kompressor oder dergleichen oder eine Energieübertragungsvorrichtung sein.
Das Material, die Form, die Größe, die Anordnungsform und dergleichen des Schallunterdrückungselements sind nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Das Schallunterdrückungselement kann eine Kastenform, eine zylindrische Form und ähnliches aufweisen, entsprechend der Form der Struktur. So sollte beispielsweise bei Erwägung der Wärmeableitung eine größere Kontaktfläche mit der Struktur vorgesehen werden. Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist das Schallunterdrückungselement kastenförmig ausgebildet, und alle äußeren Umfangsflächen mit Ausnahme der vorderen Oberfläche der Struktur sind abgedeckt. Das Schallunterdrückungselement kann jedoch zumindest einen Teil der äußeren Umfangsflächen der Struktur abdecken. So kann beispielsweise ein Bereich von etwa der Hälfte der Struktur in der Umfangsrichtung C-förmig abgedeckt werden. Darüber hinaus sind die Konfiguration, die Form, die Positionen, die Anzahl und Ähnliches der exzentrisch angeordneten Abschnitte nicht besonders begrenzt und können entsprechend eingestellt werden, um die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements auf einen gewünschten Wert zu bringen.
Das Schallunterdrückungselement kann durch ein elastisches Element gebildet werden, das den magnetischen Füllstoff nicht enthält. So kann das Schallunterdrückungselement beispielsweise nur aus einem vernetzten Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer gebildet werden. Wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben, wenn das Schallunterdrückungselement aus dem elastischen Element mit dem Grundmaterial aus Polymer und dem magnetischen Füllstoff gebildet ist, kann das Grundmaterial ein Schaumstoff oder ein fester Körper sein. Im ersten Fall kann neben dem Polyurethanschaum ein geschäumtes Harz wie Polyethylenschaum, Polypropylenschaum oder dergleichen oder ein geschäumtes Elastomer verwendet werden. Im letzteren Fall kann vernetzter Gummi bzw. Kautschuk, wie Urethan-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, Fluorkautschuk, Acrylkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder dergleichen sowie verschiedene thermoplastische Elastomere aus Styrol-System, Olefin-System, Vinylchlorid-System, Polyester-System, Polyurethan-System und Polyamid-System verwendet werden.
Als magnetischer Füllstoff kann beispielsweise ein ferromagnetisches Material, wie Eisen, Nickel, Kobalt, Gadolinium, Edelstahl oder ähnliches, ein antiferromagnetisches Material wie MnO, O₂O₃, FeCl₂, MnAs oder ähnliches sowie deren Legierungen verwendet werden. Insbesondere, unter dem Gesichtspunkt hoher Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichneter Verarbeitbarkeit als Füllstoff, können Edelstahl, Kupfer-Eisen-Legierungen und ähnliches verwendet werden. Außerdem können unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Wärmeableitung, wie in der obigen Ausführungsform, die Verbundpartikel verwendet werden, bei denen die magnetischen Partikel an die Oberflächen wärmeleitender Partikel mit hoher Wärmeleitfähigkeit geklebt werden. Als Material der wärmeleitenden Partikel sind beispielsweise Kohlenstoffmaterialien, wie Graphit, expandierter Graphit, Kohlefaser und Ähnliches zu bevorzugen. Die Orientierungsrichtung des Magnetfüllstoffs kann entsprechend bestimmt werden.
In den obigen Ausführungsformen ist die Resonanzfrequenz in der Umfangsrichtung des Schallunterdrückungselements auf die Rotationskomponente erster Ordnung des Motors abgestimmt. Die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements kann jedoch mit irgendeiner der Rotationsordnungskomponenten der Struktur, der Resonanzfrequenz in der Y-Richtung und der Resonanzfrequenz in der Z-Richtung übereinstimmen. In diesem Fall kann die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements die Resonanzfrequenz in irgendeiner der Richtung von der Rotationsrichtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung sein. So kann beispielsweise die Resonanzfrequenz in der Z-Richtung des Schallunterdrückungselements mit der Rotationsordnungskomponente der Struktur abgestimmt werden. Außerdem ist die Rotationsordnungskomponente, mit der die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements zusammenfällt, nicht auf die Komponente erster Ordnung beschränkt. Wenn die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements mit der Rotationsordnungskomponente der Struktur abgestimmt ist, kann die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements mit der N - n-ten Rotationsordnungskomponente von N Rotationsordnungskomponenten abgestimmt werden. Hier ist n eine ganze Zahl von 0 oder größer, und N - 1 ≧n. n kann auf 0 gesetzt werden.
In der Struktur, die den Rotationskörper enthält, können sich die Resonanzfrequenzen in den beiden Richtungen (Y- und Z-Richtung) orthogonal zu einer axialen Richtung unterscheiden. Falls die Schwingung in Y-Richtung unterdrückt wird, so werden in diesem Fall in der Regel die Resonanzfrequenzen des Schallunterdrückungselements und der Struktur in Y-Richtung in Übereinstimmung gebracht. Falls die Schwingung in Z-Richtung unterdrückt wird, so werden die Resonanzfrequenzen des Schallunterdrückungselements und der Struktur in der Z-Richtung in Übereinstimmung gebracht. Es zeigt sich jedoch, dass bei einer Gestaltung, bei der die Resonanzfrequenzen in den um 90° verschobenen Richtungen im Schallunterdrückungselement und in der Struktur zusammenfallen, die Schwingungen sowohl in der Y- als auch in der Z-Richtung reduziert werden können. Gemäß dieser Erkenntnis kann beispielsweise die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements in der Z-Richtung mit der Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements in der Y-Richtung abgestimmt werden. Umgekehrt kann die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements in der Y-Richtung mit der Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements in der Z-Richtung abgestimmt werden.
Implementierungsbeispiel
<Herstellung eines Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels>
Es wird ein Schallunterdrückungselement mit der gleichen Konfiguration wie die erste Ausführungsform hergestellt (siehe 1 und 2). Nachfolgend ist die Definition der Orientierung die gleiche wie in der ersten Ausführungsform. Zuerst werden ein Polyetherpolyol, ein Vernetzungsmittel, ein Treibmittel, Wasser, ein Katalysator und ein Schaumstabilisator gemischt, um einen Polyolrohstoff herzustellen. Anschließend werden die Verbundpartikel, in denen die Graphitpartikel und die Edelstahlpartikel kombiniert sind, und ein Weichmacher in den zubereiteten Polyolrohstoff eingebracht und gemischt, um ein Vormischpolyol bzw. Premix-Polyol zuzubereiten. Anschließend werden das Premix-Polyol und ein Polyisocyanat-Material gemischt, um ein Mischrohstoffmaterial zu erhalten. Dann wird das Mischrohstoffmaterial in einen Hohlraum einer Form eingespritzt und die Form festgezogen, und das Schaumformen wird unter Anlegen eines Magnetfeldes an die Form durchgeführt. Ist die Schaumstoffverschmelzung beendet, wird die Form entfernt und das Schallunterdrückungselement mit der Konfiguration der oben genannten ersten Ausführungsform erhalten. Das erhaltene Schallunterdrückungselement wird als Schallunterdrückungselement des Implementierungsbeispiels bezeichnet.
Bei der Messung eines spezifischen Gewichtes und einer dynamischen Federkonstanten des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels beträgt das spezifische Gewicht 0,81 g/cm³, eine dynamische Federkonstante der Verbundpartikel in der Orientierungsrichtung (der Z-Richtung) beträgt 1228 N/mm und eine dynamische Federkonstante der Verbundpartikel in einer vertikalen Richtung in Bezug zur Orientierungsrichtung (der Y-Richtung) beträgt 308 N/mm. Hier ist eine Form einer Probe, an der die dynamischen Federkonstanten gemessen werden, eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 50 mm. Darüber hinaus ist die dynamische Federkonstante eine Federkonstante in einem Schwingungszustand und ist eine „absolute Federkonstante“ in JIS K 6394: 2007 oder des Standards der Japanischen Rubber Association (Japanese Rubber Association Standard) SRIS-3503. Die dynamische Federkonstante ist ein Wert, der bei einer Schwingungsfrequenz von 100 Hz durch Kompression der Probe in Y- oder Z-Richtung mit einer Kompressionsrate von 5 % gemäß einem nichtresonanten Verfahren spezifiziert in JIS K 6394:2007 erhalten wird.
Bei der Messung der Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels beträgt die Resonanzfrequenz in Umfangsrichtung (Rotationsrichtung der Rotationswelle des Motors) 158 Hz und die Resonanzfrequenz in der Z-Richtung 386 Hz. Hier erfolgt die Messung der Resonanzfrequenz in Umfangsrichtung mit einer Torsionsprüfvorrichtung in Übereinstimmung mit JIS K 6385:2012 (Pos. 7). In einem Zustand, in dem das Schallunterdrückungselement des Implementierungsbeispiels über eine Halterung an der Vorrichtung befestigt ist und ein in der Vorrichtung enthaltener Beschleunigungsaufnehmer an einer Seitenfläche des Schallunterdrückungselements angebracht ist, wird eine umlaufende Anregungskraft mit einem Torsionswinkel von ±0,05° und einer Anregungsfrequenz von 50 bis 500 Hz aufgebracht. Dann werden die Beschleunigung und die Phase in Y-Richtung gemessen und eine Frequenz mit einer Phase von -90° als Resonanzfrequenz eingestellt. Zusätzlich erfolgt die Messung der Resonanzfrequenz in der Z-Richtung mit der Torsionsprüfvorrichtung in Übereinstimmung mit JIS K 6385:2012 (Pos. 7). In einem Zustand, in dem das Schallunterdrückungselement des Implementierungsbeispiels über eine Halterung an der Vorrichtung angebracht ist und der in der Vorrichtung enthaltene Beschleunigungsaufnehmer an einer oberen Seitenfläche des Schallunterdrückungselements befestigt ist, wird eine Anregungskraft von 1 G mit einer Anregungsfrequenz von 50 bis 500 Hz in der Z-Richtung aufgebracht. Dann werden die Beschleunigung und die Phase in Z-Richtung gemessen und eine Frequenz mit einer Phase von -90° als Resonanzfrequenz eingestellt.
<Herstellung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels>
Das gleiche Mischrohstoffmaterial wie im Implementierungsbeispiel wird schaumgeformt, um ein Schallunterdrückungselement mit der gleichen Kastenform wie das Schallunterdrückungselement des Implementierungsbeispiels herzustellen, außer dass die dickwandigen Abschnitte (die exzentrisch angeordneten Abschnitte) nicht enthalten sind. Das hergestellte Schallunterdrückungselement wird als Schallunterdrückungselement eines Vergleichsbeispiels bezeichnet. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels in einen auf einem Motor montierten Zustand. Wie in 8 dargestellt, hat das Schallunterdrückungselement 8 des Vergleichsbeispiels eine rechteckige, quaderförmige Kastenform, bei der sich in einer vorderen Fläche eine Öffnung befindet. Das Schallunterdrückungselement 8 bedeckt die gesamte Umfangsfläche und eine Rückseite der äußeren Umfangsflächen des Motors 9. Die Dicken und Dichten der oberen, unteren, linken und rechten Seitenwandabschnitte des Schallunterdrückungselements 8 sind alle gleich. Wird am Schallunterdrückungselement des Vergleichsbeispiels ein Hammertest zur Messung von Resonanzfrequenzen durchgeführt, beträgt die Resonanzfrequenz in Z-Richtung 342 Hz.
<Bestätigung der Lärmreduktionswirkung>
Die Schallunterdrückungselemente des Implementierungsbeispiels und des Vergleichsbeispiels werden jeweils auf einem Motor („17PM-K142U“ von Minebea Mitsumi Inc.) montiert, und es wird eine Schwingungsbeschleunigung in Y-Richtung (links-rechts-Richtung) gemessen. Der Motor ist an der Halterung über einen Ausleger befestigt. 9 zeigt einen Befestigungszustand des Motors.
Wie in 9 dargestellt, weist eine Halterung 80 einen Befestigungsabschnitt 81 und einen festen Abschnitt 82 auf. Der Befestigungsabschnitt 81 hat eine flache Plattenform und ist vertikal in Auf-Abwärts-Richtung angeordnet. In der Nähe der Mitte des Befestigungsabschnitts 81 wird eine kreisförmige Öffnung gebohrt. Der festen Abschnitt 82 hat eine flache Plattenform und erstreckt sich von einem unteren Ende des Befestigungsabschnitts 81 horizontal nach vorne und hinten. Der festen Abschnitt 82 wird mit Schrauben 820 an einer Trägerfläche 83 befestigt. Der Motor 9 wird an einer rückwärtigen Fläche des Befestigungsabschnitts 81 angeschraubt. Die Rotationswelle 90 des Motors 9 wird durch die Öffnung des Befestigungsabschnitts 81 eingeführt.
Wenn ein Hammertest am Motor zur Messung von Resonanzfrequenzen durchgeführt wird, beträgt die Resonanzfrequenz in der Y-Richtung 320 Hz und die Resonanzfrequenz in der Z-Richtung 122 Hz. Außerdem beträgt eine Grundschwingungszahl pro Umdrehung des Motors 50-mal.
Die Messung der Schwingbeschleunigung wird wie im Folgenden beschrieben durchgeführt. Das Schallunterdrückungselement wird in dem in 9 dargestellten Befestigungszustand am Motor 9 montiert, und ein dreirichtungs-Beschleunigungsaufnehmer der X-, Y- und Z-Richtung ist an einem oberen Teil des Befestigungsabschnitts 81 der Halterung 80 befestigt. An den Beschleunigungsaufnehmer ist ein Fast Fourier Transform (FFT)-Analysator angeschlossen. In diesem Zustand wird der Motor 9 in den später beschriebenen Tests 1 und 2 mit zwei Arten von Drehbeschleunigungen rotiert und die Schwingungsbeschleunigung in Y-Richtung (die Links-Rechts-Richtung, eine Richtung auf der Seite von hinten nach vorne) gemessen. Als Beschleunigungsaufnehmer wird ein in einem „FFT Analyzer PLUSE/Reflex Core“ von Bruel & Kajer (B&K) enthaltener Beschleunigungsaufnehmer verwendet.
Zusätzlich wird die Geräuschunterdrückungswirkung wie unten gemessen. In einem reflexionsarmen Raum wird das Schallunterdrückungselement in dem in 9 dargestellten Befestigungszustand auf den Motor 9 montiert, ein Mikrofon wird an einer Position in Y-Richtung (die Links-Rechts-Richtung, eine Richtung auf der Seite von hinten nach vorne) 750 mm vom Motor 9 und in Z-Richtung 1000 mm von der Trägerfläche 83 entfernt installiert. In diesem Zustand werden die Geräuschpegel (dB) bei der Rotation des Motors 9 bei den beiden Arten von Rotationsbeschleunigungen in den später beschriebenen Tests 1 und 2 gemessen. Dann wird eine Differenz zwischen dem Geräuschpegel bei der Montage des Schallunterdrückungselements und dem Geräuschpegel für einen einzelnen Motor als Geräuschreduzierungswirkung genommen. Als Mikrofon wird ein in einem „FFT Analyzer PLUSE/Reflex Core“ von Bruel & Kajer (B&K) enthaltenes Mikrofon verwendet.
Zwei Arten von Messtests der Schwingbeschleunigung werden durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit bzw. Motordrehzahl durchgeführt. In beiden Tests wird die Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels an die Rotationskomponente erster Ordnung des Motors angepasst.
[Test 1] Drehzahl des Motors von 190 U/min
Wenn die Grundvibrationszahl pro Umdrehung des Motors von 50 mal (A) und die Drehzahl des Motors von 190 U/min (B) in der obigen Formel (I) eingesetzt werden, beträgt die Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 158 Hz. Im Test 1 stimmt die Resonanzfrequenz (158 Hz) des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels in Umfangsrichtung mit der Rotationskomponente erster Ordnung des Motors überein. Weiterhin liegt eine Resonanzfrequenz (386 Hz) in Z-Richtung des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels nahe der Resonanzfrequenz (320 Hz) in Y-Richtung des Motors und der Rotationskomponente zweiter Ordnung (316 Hz) des Motors.
[Test 2] Drehzahl des Motors von 460 U/min
Wenn die Grundvibrationszahl pro Umdrehung des Motors von 50 mal (A) und die Drehzahl des Motors von 460 U/min (B) in der obigen Formel (I) eingesetzt werden, beträgt die Rotationskomponente erster Ordnung des Motors 383 Hz. Im Test 2 stimmt die Resonanzfrequenz (386 Hz) des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels in Z-Richtung mit der Rotationskomponente erster Ordnung des Motors überein.
10 zeigt ein Messergebnis der Schwingbeschleunigung des Schallunterdrückungselements aus dem Implementierungsbeispiel in Test 1. 11 zeigt ein Messergebnis der Schwingbeschleunigung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels aus Test 1. 12 zeigt ein Messergebnis der Schwingbeschleunigung des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform in Test 2. 13 zeigt ein Messergebnis der Schwingbeschleunigung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels in Test 2. 14 zeigt den Lärmminderungseffekt durch ein Balkendiagramm. In den Diagrammen der 10-13 sind zum Vergleich die Messergebnisse der Schwingungsbeschleunigung des Einzelmotors, auf dem das Schallunterdrückungselement nicht montiert ist, durch dünne Linien dargestellt.
Zunächst wird das Ergebnis von Test 1 beschrieben. Wie in 10 gezeigt, werden bei der Montage des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels die Spitzen bzw. Maxima der Rotationskomponente erster Ordnung (158 Hz), einer Rotationskomponente zweiter Ordnung (316 Hz) und einer Rotationskomponente vierter Ordnung (632 Hz) reduziert. Zusätzlich wird eine Spitze nahe 320 Hz, die der Resonanzfrequenz des Motors in Y-Richtung entspricht, ebenfalls stark reduziert. Im Gegensatz dazu werden, wie in 11 gezeigt, bei der Montage des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels die Spitzen in der Nähe der Rotationskomponente erster Ordnung (158 Hz) und 320 Hz zwar reduziert, die Spitzen der Rotationskomponente zweiter Ordnung (316 Hz) und der Rotationskomponente vierter Ordnung (632 Hz) jedoch erhöht. Bei einem Vergleich anhand des Balkendiagramms in 14 beträgt die Lärmminderungswirkung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels -0,2 dB, während die Lärmminderungswirkung des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform auf 1,5 dB erhöht ist.
Als nächstes wird das Ergebnis von Test 2 beschrieben. Wie in 12 dargestellt, werden bei der Montage des Schallunterdrückungselements des Implementierungsbeispiels die Spitzen der Rotationskomponente erster Ordnung (383 Hz) und der Rotationskomponente zweiter Ordnung (766 Hz) reduziert. Im Gegensatz dazu wird, wie in 13 gezeigt, bei der Montage des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels die Spitze der Rotationskomponente zweiter Ordnung (766 Hz) zwar reduziert, die Spitze der Rotationskomponente erster Ordnung (383 Hz) jedoch erhöht. Bei einem Vergleich anhand des Balkendiagramms in 14 beträgt die Lärmminderungswirkung des Schallunterdrückungselements des Vergleichsbeispiels 0,4 dB, während die Lärmminderungswirkung des Schallunterdrückungselements der Ausführungsform auf 2,3 dB erhöht ist. Demnach wird bestätigt, dass bei Verwendung des Schallunterdrückungselements der vorliegenden Erfindung das niederfrequente Rauschen von 1000 Hz oder darunter wirksam reduziert werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 8:: Schallunterdrückungselement
9:: Motor (Struktur einschließlich Rotationskörper)
20:: Grundmaterial
21:: Verbundpartikel (magnetischer Füllstoff)
30U:: oberer Wandabschnitt
30D:: unterer Wandabschnitt
30L:: linker Wandabschnitt
30R:: rechter Wandabschnitt
31, 32, 33:: dickwandiger Abschnitt (exzentrisch angeordneter Abschnitt)
34:: stark gefüllter Abschnitt (exzentrisch angeordneter Abschnitt)
90:: Rotationswelle
80:: Halterung
81:: Befestigungsabschnitt
82:: fester Abschnitt
83:: Trägerfläche
820:: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015069012 [0002]
JP 6100245 [0002]

Claims

Schallunterdrückungselement, das an einer Struktur montiert ist, die einen Rotationskörper aufweist, das mindestens einen Teil der äußeren Umfangsflächen der Struktur bedeckt und einen integralen Gegenstand aus einem elastischen Element enthält, wobei das Schallunterdrückungselement umfasst: exzentrisch angeordnete Abschnitte, die mindestens eines von einer größeren Dicke oder eine größeren Dichte als die anderen Teile aufweisen.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 1, wobei die exzentrisch angeordneten Abschnitte dickwandige Abschnitte sind, die eine größere Dicke als die anderen Abschnitte aufweisen.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 2, wobei sich die dickwandigen Abschnitte entlang einer axialen Richtung des Rotationskörpers erstrecken.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei eine Vielzahl der dickwandigen Abschnitte vorhanden ist, die jeweils angeordnet sind, um in einer Rotationsrichtung des Rotationskörpers getrennt zu sein.
Schallunterdrückungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das elastische Element ein Grundmaterial einschließlich eines Polymers und einen magnetischen Füllstoff umfasst, der in einem im Grundmaterial orientierten Zustand enthalten ist.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 5, wobei die exzentrisch angeordneten Abschnitte stark gefüllte Abschnitte sind, in denen ein Gehalt des magnetischen Füllstoffs größer ist, als in den anderen Abschnitten.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 6, wobei die stark gefüllten Abschnitte sich in axialer Richtung des Rotationskörpers erstrecken.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei eine Vielzahl der stark gefüllten Abschnitte vorhanden ist, die jeweils angeordnet sind, um in einer Rotationsrichtung des Rotationskörpers getrennt zu sein.
Schallunterdrückungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Flächen, die in den äußeren Umfangsflächen der Struktur sind und die in der Rotationsrichtung des Rotationskörpers angeordnet sind, abgedeckt sind.
Schallunterdrückungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei, wenn eine horizontale Richtung als eine Y-Richtung definiert ist und eine vertikale Richtung als eine Z-Richtung definiert ist, in zwei zur axialen Richtung des Rotationskörpers orthogonalen Richtungen, eine Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements mit irgendeiner von einer Rotationsordnungskomponente, einer Resonanzfrequenz in Y-Richtung und einer Resonanzfrequenz in Z-Richtung der Struktur übereinstimmt.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 10, wobei eine Resonanzfrequenz des Schallunterdrückungselements in der Rotationsrichtung des Rotationskörpers mit der Rotationsordnungskomponente der Struktur übereinstimmt.
Schallunterdrückungselement gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei die Resonanzfrequenz in der Y-Richtung der Struktur und die Resonanzfrequenz in der Z-Richtung der Struktur unterschiedlich sind, und eine Resonanzfrequenz in der Z-Richtung des Schallunterdrückungselements mit der Resonanzfrequenz in der Y-Richtung der Struktur übereinstimmt.
Schallunterdrückungselement gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Resonanzfrequenz in Z-Richtung des Schallunterdrückungselements mit der Rotationsordnungskomponente der Struktur übereinstimmt.