JP2005337480A - Configuration method of piezoelectric damping device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子を用いた自動車のトランスミッション等の機械又は装置、その他の機械又は装置の振動・騒音を低減する方法に係る。 The present invention relates to a method of reducing vibration and noise of a machine or device such as an automobile transmission using a piezoelectric element, and other machines or devices.
自動車等の機械の動力装置(エンジンやモータなど)、その動力伝達装置(トランスミッションなど)又はその他の装置・機械に於いて、機械的な振動が発生する部材、振動が伝達される経路に在る部材又はその他の部材に圧電(或いはピエゾ)素子を取り付け、その圧電効果によって振動エネルギーを吸収することにより又は部材の振動変形を相殺することにより、振動・雑音を低減し、或いは、振動・雑音の伝播を抑える方法又は装置が知られている(例えば、下記の特許文献1−3参照。)。 In power devices (engines, motors, etc.) of machines such as automobiles, power transmission devices (transmissions, etc.) or other devices / machines, they are members that generate mechanical vibrations, and are in paths where vibrations are transmitted. Vibration or noise is reduced by attaching a piezoelectric (or piezo) element to a member or other member and absorbing vibration energy by the piezoelectric effect or canceling vibration deformation of the member. A method or apparatus for suppressing propagation is known (for example, see Patent Documents 1-3 below).
そのような圧電素子を用いた振動・雑音低減方法又は装置の一つ(特許文献1−2)においては、振動する部材に取り付けられた圧電素子へ、部材の振動と逆位相の電圧を与えることにより、圧電素子を変形させ、その変形力により、部材の変形を相殺し、部材の力学的な振動が抑えられるよう構成されている(アクティブ制振方式)。このアクティブ制振方式が、例えば、自動車のトランスミッションに適用される場合には、自動車の車速、タイヤ及びシャフトの回転数及びギヤの歯数などから、トランスミッションで発生する振動の周波数及び位相をモニターすることができるので、モニターされた部材の振動と逆位相で圧電素子が変形歪みを起こすように、圧電素子に印加される電圧の位相及び周波数が制御される。 In one of the vibration / noise reduction methods or apparatuses using such a piezoelectric element (Patent Document 1-2), a voltage having a phase opposite to the vibration of the member is applied to the piezoelectric element attached to the vibrating member. Thus, the piezoelectric element is deformed, and the deformation force cancels the deformation of the member, thereby suppressing the mechanical vibration of the member (active vibration damping method). When this active vibration control method is applied to, for example, a vehicle transmission, the frequency and phase of vibration generated in the transmission are monitored from the vehicle speed, the rotation speed of tires and shafts, the number of gear teeth, and the like. Therefore, the phase and frequency of the voltage applied to the piezoelectric element are controlled so that the piezoelectric element is deformed and strained in the opposite phase to the vibration of the monitored member.
圧電素子を用いた振動・雑音低減方法又は装置の別のもの(特許文献3)においては、振動する部材に取り付けられた圧電素子は、一対の電極を介して電気抵抗、コイル及びコンデンサを含む電気回路に接続される(パッシブ制振方式)。この場合には、圧電素子が部材の振動に伴なって変形歪みを起こすと、圧電素子に接続された電極間に電位差が発生し、この電位差によって、回路内に電流が流れるよう構成されている。回路中には抵抗が含まれているので、その抵抗に電流が流れることにより、熱が発生する。即ち、部材の振動エネルギーが、圧電素子において電気エネルギーに変換され、しかる後に、回路の抵抗において電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて外気に散逸されることにより、部材の振動・雑音が低減されるようになっている。 In another vibration / noise reduction method or apparatus using a piezoelectric element (Patent Document 3), a piezoelectric element attached to a vibrating member includes an electric resistance, a coil, and a capacitor via a pair of electrodes. Connected to the circuit (passive vibration control method). In this case, when the piezoelectric element is deformed and strained by the vibration of the member, a potential difference is generated between the electrodes connected to the piezoelectric element, and a current flows in the circuit due to the potential difference. . Since the circuit includes a resistor, heat is generated when a current flows through the resistor. That is, the vibration energy of the member is converted into electric energy in the piezoelectric element, and then the electric energy is converted into thermal energy in the resistance of the circuit and dissipated to the outside air, thereby reducing the vibration and noise of the member. It is like that.
上記の如き、圧電素子を用いた振動・雑音低減方法又は装置の一つの利点は、振動等を低減されるべき機械等の完成後に、追加的に圧電素子及びそれに付随する回路等(以下、圧電式制振装置とする。)を装着することができる点である。特に、パッシブ制振方式の圧電式制振装置は、圧電素子と簡単な電気回路のみで完結しているので、原理的には、例えば、完成した機械等の共振しやすい部位の表面に任意に取り付けるだけで、所望の制振効果が期待される。
上記の如く、圧電式制振装置は、原理的には、単に、圧電素子を機械等の部材の任意の表面に取り付けるだけで良いはずであるが、実際上は、部材の面の形状と圧電素子の形状が必ずしも一致せず、部材の面上の圧電素子を密着させることができない場合があり、圧電式制振装置の利用可能な範囲が制限されている。例えば、エンジンやトランスミッションなどの回転機械のケース又は筐体は、湾曲した面を有しているところ、通常使用されている板状の圧電素子の表面は、平面である。従って、機械の湾曲した部位に平面状の圧電素子を固定する場合、密着が不完全となり、かくして、部材と素子とでの圧電変換効率が低下し、期待される振動吸収又は低減効果が得られなくなってしまうこととなる。 As described above, in principle, the piezoelectric vibration damping device should be simply to attach a piezoelectric element to an arbitrary surface of a member such as a machine. The shapes of the elements do not necessarily match, and the piezoelectric elements on the surface of the member may not be brought into close contact with each other, and the usable range of the piezoelectric damping device is limited. For example, a case or housing of a rotary machine such as an engine or transmission has a curved surface, and the surface of a plate-like piezoelectric element that is normally used is a flat surface. Therefore, when a planar piezoelectric element is fixed to a curved part of a machine, the close contact is incomplete, thus reducing the piezoelectric conversion efficiency between the member and the element, and obtaining the expected vibration absorption or reduction effect. It will disappear.
図3A、Bは、そのような従来の技術に於ける平板状の圧電素子Pを湾曲した部材上の取り付けた状態の断面の例を示している。これらの図において、振動が低減されるべき機械の湾曲した部材10は、例えば、自動車のトランスミッションノイズの放射音源となっているトランスミッションケース又はカバーである(図を明瞭にするために、圧電素子が固定される部位のみ示されている。)。周知の如く、圧電素子の下面B(部材面に接着している側)と上面T(下面Bの反対側)とには、平面電極が貼付され、電極からはそれぞれ電気回路へのリード線(図示せず)が延在している。圧電素子Pは、部材10の表面に対して、接着剤層Aにより、固定されている。
FIGS. 3A and 3B show examples of cross sections in a state in which the plate-like piezoelectric element P in such a conventional technique is mounted on a curved member. In these figures, the
図3Aは、湾曲した部材の面上に単に圧電素子Pを取り付ける場合である。この場合、圧電素子Pの中央領域POは部材10の表面に容易に接触させられるが、縁部PSでは部材10の表面から離れてしまう。縁部PSを部材10に密着させるために更に押し付けると、素子P全体が湾曲してしまうこととなる。この際、押し付け力が(素子の強度に比して)強すぎれば、素子が割れてしまうし、割れずに取り付けられたとしても、図中の矢印の如く、常に曲げモーメントが作用している状態となるので、使用に接着剤が剥がれたり、素子が破損する可能性が高くなる。
FIG. 3A shows a case where the piezoelectric element P is simply attached on the surface of the curved member. In this case, the central region PO of the piezoelectric element P is easily brought into contact with the surface of the
図3Bは、圧電素子Pと部材面との形状を一致させるため、部材の表面を切削し、平面状にした場合を示している。この場合、部材面を図示の如く加工できる場合は限られているし(圧電素子Pの適用場所が制限される。)、図示のような加工を施せば、加工部位の断面係数が減少し、剛性が低下するので、かえって、振動が増大したり、加工部位に亀裂又は破損が生じやすくなってしまう。 FIG. 3B shows a case where the surface of the member is cut into a planar shape in order to make the shapes of the piezoelectric element P and the member surface coincide with each other. In this case, the case where the member surface can be processed as shown in the figure is limited (the place where the piezoelectric element P is applied is limited), and if the process as shown in the figure is performed, the sectional modulus of the processed part decreases, Since the rigidity is lowered, the vibration is increased and cracks or breakage is likely to occur at the processing site.
上記のように、期待される振動吸収又は低減効果が得られるように圧電素子を部材に無理に密着させようとすれば、取付操作中に無理な力がかかり、圧電素子が割れてしまうこともあるし、また、取付後も、圧電素子に常に取付時の応力が作用し、これにより、使用中に容易に破損してしまうこともある。また、圧電素子の形状に合わせて、部材の表面の形状を機械加工すると、機械の完成後に任意の部位に取り付けるだけで良いという圧電式制振装置の一つの利点が損なわれてしまう。また、圧電素子を取り付けたい部位が必ずしも機械加工できるとは限らず、また、切削等の機械加工をすれば、部材の剛性(断面係数)が低下し、振動が増大することとなり得る。 As described above, if the piezoelectric element is forcibly adhered to the member so as to obtain the expected vibration absorption or reduction effect, an excessive force is applied during the mounting operation, and the piezoelectric element may be broken. In addition, even after attachment, the piezoelectric element is always subjected to stress at the time of attachment, which can easily be damaged during use. Further, if the shape of the surface of the member is machined in accordance with the shape of the piezoelectric element, one advantage of the piezoelectric vibration damping device that only has to be attached to an arbitrary part after completion of the machine is lost. Further, the part to which the piezoelectric element is to be attached is not always machined, and if machining such as cutting is performed, the rigidity (section modulus) of the member may be reduced and vibration may be increased.
かくして、本発明の解決しようとする一つの課題は、機械又は装置の部材における機械的な振動・雑音を低減する圧電式制振装置の圧電素子を、部材の表面の機械加工を要することなく且圧電素子を破損することなく固定し使用し続けられるように、部材上に取り付けることを特徴とする圧電式制振装置の構成又は製造方法を提供することである。 Thus, one problem to be solved by the present invention is to provide a piezoelectric element for a piezoelectric damping device that reduces mechanical vibration and noise in a machine or device member without requiring machining of the surface of the member. It is an object of the present invention to provide a structure or a manufacturing method of a piezoelectric vibration damping device, wherein the piezoelectric element is mounted on a member so that the piezoelectric element can be fixed and used without being damaged.
上記の課題は、機械の部材の振動を低減するべく前記部材の面上の機械的振動エネルギーを電気的エネルギーに変換可能な状態にて前記部材の面上に取り付けられる圧電素子を含む圧電式制振装置を前記部材上にて構成する方法であって、前記部材の面上にて該面に対し所定の角度にて傾斜し前記面から離れる方向を向いた互いに対向する少なくとも一対の斜面を与える案内部材を設け、前記対向する斜面の間にて、該斜面と当接可能な形状の縁を有する圧電素子を、前記縁を前記斜面に面当接するよう接着剤を介して前記部材の面上に取り付けることを特徴とする方法により達成される。 The above-described problem is solved by a piezoelectric control including a piezoelectric element attached on the surface of the member in a state where mechanical vibration energy on the surface of the member can be converted into electric energy in order to reduce vibration of the member of the machine. A method of constructing a vibration device on the member, wherein at least a pair of inclined surfaces facing each other are inclined on the surface of the member at a predetermined angle and facing away from the surface. A guide member is provided, and a piezoelectric element having an edge capable of coming into contact with the inclined surface between the opposing inclined surfaces is placed on the surface of the member via an adhesive so that the edge comes into surface contact with the inclined surface. This is achieved by a method characterized in that it is attached to the head.
上記の方法によれば、機械の部材の表面が圧電素子の表面形状と一致していなくても、安定的に、圧電素子を部材表面上に固定できることととなる。上記の方法に於いて、まず、注目されるべき点は、案内部材が互いに対向する一対の斜面を機械の部材面上に構成し、かかる斜面により、圧電素子を受け入れ、部材面上の取り付けられる部位まで取り付けられるべき状態になるよう案内することである。少なくとも一対の斜面は、該面に対し所定の角度にて傾斜し面から離れる方向を向いており、従って、部材に近づくほど、互いに近づくよう構成される。本発明で準備される圧電素子は、その縁が斜面と当接する形状を有するので、かくして、案内部材の斜面に受け入れられ、部材表面から所定の距離にて、圧電素子の縁が案内部材の斜面と面当接し、その場所に位置決めされる。また、部材と圧電素子との位置が案内部材により定まるので、部材と素子との間に、過不足なく接着剤を充填させることができるため、部材と素子との間の機械的振動は良好に伝達されることとなる。更に、接着剤の存在により、従前の如く、素子を部材に押し付けても不要意に素子に曲げモーメントを与えてしまう可能性が低減されることとなり(接着剤は、一般に、硬化前においても、ある程度の粘性を有している。)、圧電素子の破損が回避され、或いは、使用中の耐久性が維持されることとなる。 According to the above method, the piezoelectric element can be stably fixed on the surface of the member even if the surface of the machine member does not match the surface shape of the piezoelectric element. In the above method, first, it should be noted that a pair of inclined surfaces on which the guide members face each other is formed on a member surface of the machine, and the piezoelectric elements are received and attached on the member surface by the inclined surfaces. It is to guide to the state that should be attached to the site. At least a pair of inclined surfaces are inclined at a predetermined angle with respect to the surface and are directed away from the surface. Therefore, the closer to the member, the closer to each other. Since the piezoelectric element prepared in the present invention has a shape in which the edge abuts the slope, it is thus received by the slope of the guide member, and the edge of the piezoelectric element is inclined to the slope of the guide member at a predetermined distance from the member surface. And is in contact with the surface. In addition, since the position of the member and the piezoelectric element is determined by the guide member, the adhesive can be filled between the member and the element without excess or deficiency, so that the mechanical vibration between the member and the element is excellent. Will be transmitted. Furthermore, due to the presence of the adhesive, the possibility of unnecessarily giving a bending moment to the element even if the element is pressed against the member is reduced as before (adhesives are generally, even before curing, It has a certain degree of viscosity.), Damage to the piezoelectric element is avoided, or durability during use is maintained.
かくして、上記の如き本発明の方法によれば、機械的振動エネルギーを電気的エネルギーに変換可能な状態にて部材の表面に取り付けられる圧電素子を含み部材の表面の振動を低減する圧電式制振装置が取り付けられた機械の部材であって、圧電素子は、機械の部材の表面上に取り付けられる際に少なくとも一対の縁部の端面が機械の部材に向いた斜面を有し、該斜面が機械の部材の表面上に設けられた案内部材により与えられる少なくとも一対の面と面当接した状態で接着剤を介して機械の部材の表面上に取り付けられた圧電素子であることを特徴とする機械の部材が提供される。なお、機械の部材の表面上に圧電素子を取り付け固定した後には、案内部材が機械の部材の表面から除去されてよく、その場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。機械の部材は、例えば、自動車のトランスミッションのケース又はその他の振動及び騒音が問題となる任意の機械の部材であってよい。 Thus, according to the method of the present invention as described above, the piezoelectric vibration damping includes a piezoelectric element attached to the surface of the member in a state where mechanical vibration energy can be converted into electric energy, and reduces vibration of the surface of the member. A machine member to which an apparatus is attached, wherein the piezoelectric element has a slope with end faces of at least a pair of edges facing the machine member when mounted on the surface of the machine member. A piezoelectric element mounted on the surface of a machine member through an adhesive in a state of being in surface contact with at least a pair of surfaces provided by a guide member provided on the surface of the machine member Are provided. It should be understood that the guide member may be removed from the surface of the machine member after mounting and fixing the piezoelectric element on the surface of the machine member, and that case is also within the scope of the present invention. The machine part may be, for example, a car transmission case or any other machine part where vibration and noise are a problem.
上記の方法に於いて、接着剤を過不足なく圧電素子と部材との間に充填するために、圧電素子を部材へ向かって押圧し、余剰な接着剤を圧電素子と部材との間から除去するようになっていてよい。既に述べた如く、圧電素子と部材との位置は、案内部材で決定される。従って、圧電素子を案内部材に受容させる前或いは受容させた後に接着剤を多めに適用し、しかる後に、圧電素子を部材へ向かって押圧すれば、部材と素子との間を完全充填することが可能となる。なお、過不足なく接着材を充填できるという点は、機械的振動の伝達に於いて非常に重要であることは理解されるべきである。接着剤が多すぎれば、それだけ、部材と圧電素子間の距離が離れ、振動伝達率が低下するし、接着剤が少なすぎれば、部材と圧電素子間に隙間が生じ、やはり、振動伝達率が低下してしまう。 In the above method, in order to fill the adhesive between the piezoelectric element and the member without excess or deficiency, the piezoelectric element is pressed toward the member, and excess adhesive is removed from between the piezoelectric element and the member. You may be supposed to. As already described, the position of the piezoelectric element and the member is determined by the guide member. Therefore, if a large amount of adhesive is applied before or after the piezoelectric element is received by the guide member, and then the piezoelectric element is pressed toward the member, the gap between the members can be completely filled. It becomes possible. It should be understood that the ability to fill the adhesive without excess or deficiency is very important in transmitting mechanical vibrations. If there is too much adhesive, the distance between the member and the piezoelectric element will be increased, and the vibration transmission rate will decrease.If there is too little adhesive, a gap will be created between the member and the piezoelectric element, and the vibration transmission rate will again be low. It will decline.
圧電式制振装置においては、しばしば、複数の圧電素子が機械の部材上に取り付けられる。従って、実質的に同じ状態で複数の圧電素子を取り付けられることが好ましい。従って、上記の本発明の方法において、案内部材が少なくとも一対の斜面を有する一体の案内枠であってよい。案内部材が一体的な部材であれば、対向する斜面の間隔を予め定めておくことができるから、実質的に常に(部材の形状が同じならば)、同様の状態にて、圧電素子を部材面上に取り付けることが可能となる。特に、回転機械の全周に亙って、複数の圧電素子を取り付ける場合に有利である。 In piezoelectric vibration control devices, a plurality of piezoelectric elements are often mounted on a machine member. Therefore, it is preferable to attach a plurality of piezoelectric elements in substantially the same state. Therefore, in the method of the present invention described above, the guide member may be an integral guide frame having at least a pair of inclined surfaces. If the guide member is an integral member, the interval between the opposing inclined surfaces can be determined in advance, so that the piezoelectric element is substantially always in the same state (if the shape of the member is the same). It can be mounted on the surface. In particular, it is advantageous when a plurality of piezoelectric elements are attached over the entire circumference of the rotating machine.
更に、案内部材を案内枠の如く構成し、圧電素子の全周に亙って圧電素子の縁と案内部材の斜面とが当接するようにして、圧電素子と案内部材と機械の部材とにより閉じた空間を形成することが好ましい。なぜならば、この場合、圧電素子を部材に向かって押圧する間、閉じた空間に密封された(流動性を有する)接着剤の液圧が圧電素子の面全体に均等に作用することにより圧電素子を圧す力に対抗し、かくして平板状の圧電素子の曲げ変形を回避することができるからである。 Further, the guide member is configured as a guide frame, and the edge of the piezoelectric element and the inclined surface of the guide member are in contact with each other over the entire circumference of the piezoelectric element, and is closed by the piezoelectric element, the guide member, and the machine member. It is preferable to form an open space. This is because in this case, while the piezoelectric element is pressed toward the member, the hydraulic pressure of the adhesive (having fluidity) sealed in the closed space acts uniformly on the entire surface of the piezoelectric element, thereby This is because the bending deformation of the plate-like piezoelectric element can be avoided.
上記の場合とは、逆に、機械の部材の任意の種々の形状の部位に圧電素子を取り付ける場合には、取り付けられる部位の形状に応じて、部材と圧電素子(の特に端部)との距離を調節できる方が好ましい。例えば、圧電素子の概ね中央領域は、部材表面に接触するよう位置決めすることにしたしても、部材面のアールによって、素子の端部と部材表面との距離は変化する。従って、上記の本発明に於いては、部材の面上に於ける前記少なくとも一対の斜面の間隔を調節して、圧電素子の面と部材の面との距離を調節するようになっていてよい。これにより、圧電素子を取り付けられる部位の範囲が拡大されることとなる。 Contrary to the above case, when a piezoelectric element is attached to any part of the machine member having various shapes, depending on the shape of the part to be attached, the member and the piezoelectric element (particularly the end portion) It is preferable that the distance can be adjusted. For example, even if it is determined that the substantially central region of the piezoelectric element is positioned so as to contact the member surface, the distance between the end of the element and the member surface changes depending on the radius of the member surface. Therefore, in the above-mentioned present invention, the distance between the at least one pair of inclined surfaces on the surface of the member may be adjusted to adjust the distance between the surface of the piezoelectric element and the surface of the member. . Thereby, the range of the site | part which can attach a piezoelectric element will be expanded.
従前に於いては、部材の表面が湾曲している場合には、圧電素子を“巧く”取り付けることが困難であった。既に述べた如く、無理に取り付けようとすれば、圧電素子を破損したり、その耐久性を低下させることとなっていた。また、圧電素子の破損や耐久性を避けるべく、あまり強い力をかけない場合には、圧電素子の一方の縁が部材から浮いてしまうといったこともあった。また、取り付けた状態にもばらつきあった。このことは、単に、圧電素子を、接着剤を介して任意の平面状の部材に取り付ける場合(特許文献4)に於いても同様である。 In the past, it was difficult to “skillfully” attach the piezoelectric element when the surface of the member was curved. As already mentioned, if the attachment is forced, the piezoelectric element is damaged or its durability is lowered. Further, in order to avoid breakage and durability of the piezoelectric element, when a very strong force is not applied, one edge of the piezoelectric element may float from the member. In addition, the attached state also varied. The same applies to the case where the piezoelectric element is simply attached to an arbitrary planar member via an adhesive (Patent Document 4).
一方、本発明によれば、既に述べた如く、案内部材で圧電素子を位置決めすることにより、部材の面と圧電素子との形状が一致していなくても、圧電素子に無理な力を与えることなく、圧電素子と部材面との接着を安定的に、振動がより良く伝達されるよう行うことが可能となる。その際、圧電素子と部材面との距離が調節できるから、最も効率よく振動が伝わるように、圧電素子を固定することが可能となる。 On the other hand, according to the present invention, as described above, by positioning the piezoelectric element with the guide member, an excessive force is applied to the piezoelectric element even if the shape of the surface of the member and the piezoelectric element do not match. In addition, the adhesion between the piezoelectric element and the member surface can be stably performed so that vibration is better transmitted. At this time, since the distance between the piezoelectric element and the member surface can be adjusted, the piezoelectric element can be fixed so that vibration is transmitted most efficiently.
上記の本発明に於いては、圧電素子の縁を案内部材の斜面と当接するように加工する必要がある。しかしながら、従前の如く、圧電素子を部材面に密着させるために部材面を機械加工するよりは、はるかに、費用面で有利である。しかも、部材面を機械加工すると、部材の剛性が低下し、従って、部材そのものの耐久性が低下してしまう可能性があるが、本発明によれば、そのような振動が除去されるべき対象物の耐久性を損なうといったことがなく有利である。 In the present invention described above, it is necessary to process the edge of the piezoelectric element so as to contact the inclined surface of the guide member. However, as before, it is far more cost effective than machining the member surface to bring the piezoelectric element into close contact with the member surface. Moreover, when the member surface is machined, the rigidity of the member is lowered, and thus the durability of the member itself may be lowered. According to the present invention, such vibration should be removed. This is advantageous because it does not impair the durability of the object.
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。 The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.
上記の如き、従前の圧電素子の取り付け過程に於ける問題を解消するべく、本発明に於いては、図1の如く、部材10の表面上に案内部材12を設け、部材面上に対する圧電素子Pの位置決めをして、圧電素子が部材面上に固定される。
In order to solve the problem in the conventional process of attaching the piezoelectric element as described above, in the present invention, as shown in FIG. 1, a guide member 12 is provided on the surface of the
図1A及びBは、図3と同様に、振動が低減されるべき機械の部材、例えば、自動車のトランスミッションノイズの放射音源となっているトランスミッションケースの面10上に平板状の圧電素子Pを、本発明の教示するところにより、取り付ける過程の部材10と圧電素子Pの模式的な断面を示している(図を明瞭にするために、圧電素子が貼着される部位のみ示されている。)。
1A and 1B, similarly to FIG. 3, a plate-like piezoelectric element P is provided on a
図1Aを参照して、本発明の方法においては、まず、機械の部材10の表面上に案内部材12a、12bが配置される。案内部材12a、bは、図示の如く、部材10の表面に対し或る角度にて傾斜し互いに対向した一対の斜面14a、bを有し、従って、斜面の間の距離は、部材の面に近付くにつれて短くなる。また、案内部材は、圧電素子を部材上に固定した後、除去されるので、取り外し可能な任意の方法で部材上に固定されてよい。その際、案内部材の下面は、機械の部材表面に密着できるよう、適宜、加工されてよい。
Referring to FIG. 1A, in the method of the present invention, first,
次いで、案内部材12a、bの間の部材10の表面上に接着剤Aが流動状態で適用され、その上から、圧電素子Pが案内部材12a、bの間に画定される空間へ受け入れられ、図1Bに示されている如く、圧電素子Pは、部材10の表面へ向かって押圧される。ここで、図示の如く、圧電素子Pの案内部材12a、bに接する両縁16a、bは、斜面14a、bと(好ましくは相補的に)当接可能な形状又は面当接する形状に加工されていることが好ましい。この場合、図示の如く、圧電素子Pが部材10の表面に近づくと、或る位置で、圧電素子の両縁16a、bの距離と斜面14a、bとの距離が一致し、面当接した状態で止まり、即ち、位置決めされることとなる。このように圧電素子Pが、位置決めされることで、部材10と圧電素子Pとの距離が定められるので、圧電素子Pを、例えば、無理に押し付けるなどして損傷してしまうことが回避される。即ち、圧電素子Pは、縁で案内部材により支持されることにより、従前の如く(例えば、図3A参照)、縁を押しすぎて素子を曲げてしまうといったことが防止されるのである。
Next, the adhesive A is applied in a fluidized state on the surface of the
圧電素子Pと部材10との間に介在され、圧電素子Pを固定する接着剤は、例えば、エポキシ系樹脂であってよく、案内部材により圧電素子Pが位置決めされる際に、圧電素子Pと部材10との間の空間を充填するだけの量が与えられるべきである。この点に関し、案内部材12a、bと圧電素子Pと部材10により定められる空間18から適当な逃げ路(図示せず)を設けておくことにより、初めに部材10の面上に与えられる接着剤の量を多めして、圧電素子Pを部材10に向かって加圧する際に、かかる逃げ路から余剰の接着剤が押出されるようにされてよい。かくして、接着剤は、空間18を過不足なく充填されることとなる。また、逃げ路が設けられていなくても、圧電素子Pを部材10に圧し続ける際に、圧電素子の縁16a、bと斜面14a、bとの間が完全に面当接するまでの間に、流動性のある接着剤は、縁16a、bと斜面14a、bとの間を通って排出される。
The adhesive that is interposed between the piezoelectric element P and the
かくして、接着剤が硬化することにより、図1Bに示されている如く、圧電素子Pは、例えば、中央領域POが部材10上に接した状態で、固定される。ここで、接着剤Aが硬化するまで、案内部材12a、bが、圧電素子の縁の高さを維持するので、部材10の形状が図示の如く湾曲していても、圧電素子Pを変形させずに安定的に固定することができるということは、理解されるべきである。従前の方法であれば、接着剤Aが硬化する間に圧電素子Pがずれてしまったり(一方の縁が浮いてしまったり)、或いは、硬化するまで、力を加えつづけることにより、圧電素子Pを破損してしまっていたところであるが、本発明によれば、そのような不具合は生じないこととなる。なお、図では、接着剤Aは、圧電素子Pが案内部材12a、b上に載置されるよりも先に部材10上に適用されているが、圧電素子Pを案内部材12a、b上に載置した後に、それらの間に注入されてもよいことは理解されるべきであり、そのような場合も本発明の範囲に属する。接着剤が硬化した後、案内部材12a、bは、除去されてよい。
Thus, as the adhesive is cured, the piezoelectric element P is fixed, for example, with the central region PO in contact with the
ところで、圧電素子Pを受け入れ位置決めをする案内部材は、図1の如く、少なくとも一対の対向する斜面を与えれば、上記の本発明の目的を達成するが、好ましくは、図2Aの如く、圧電素子Pの全周に亙って、圧電素子Pの縁に係合する斜面22を与える案内枠20のようになっていてよい。この場合、圧電素子Pもその全周に亙って縁が斜面22に面当接するよう斜角が与えられる。圧電素子Pの全周を囲うように斜面が与えられる場合には、圧電素子Pが流動性の接着剤を介して部材10の面に加圧され、縁が斜面に面当接し始めると、かかる加圧に対抗する接着剤の圧力は均等な力で圧電素子Pを保持することになるため、圧電素子Pの変形を回避する上で有利である。また、案内部材の寸法(及び接着剤の量)を適切に設定すれば、圧電素子Pを変形又は損傷させることなく、安定的に部材10上に固定できることとなる。この点に関し、案内枠20を用いれば、複数の圧電素子を、同様の状態にて、即ち、部材との位置関係が常に一定となるように部材10の面上に取り付けることが可能となり、有利である。
By the way, the guide member for receiving and positioning the piezoelectric element P achieves the above-described object of the present invention by providing at least a pair of opposing slopes as shown in FIG. 1, but preferably the piezoelectric element as shown in FIG. 2A. It may be like a
また、種々の異なる曲率を有する機械の部材面上に圧電素子を取り付ける際には、案内部材の斜面14a、bの間隔を調節することにより、任意に圧電素子Pと部材10との距離又は位置関係を調節することができる。例えば、図1の場合に比して、曲率が大きい場合(曲率半径が小さい場合)には、図2Bの如く、対抗する斜面の距離を近づければ、圧電素子Pを湾曲させることなく部材10に取り付けられることとなる。
Further, when mounting the piezoelectric element on the member surface of the machine having various different curvatures, the distance or position between the piezoelectric element P and the
上記の図に於いて、互いに面当接する案内部材の斜面と圧電素子の縁とは、ともに平面であるが、圧電素子を受け入れてその位置決めをできる限り、その他の形状であっても良いことは理解されるべきである。また、同様に、互いに対向する案内部材の斜面は、圧電素子を受け入れてその位置決めをできる限り、平行に並べられていなくてもよいことは理解されるべきである。 In the above figure, the slope of the guide member and the edge of the piezoelectric element that are in surface contact with each other are both flat surfaces, but may have other shapes as long as the piezoelectric element is received and positioned. Should be understood. Similarly, it should be understood that the inclined surfaces of the guide members facing each other need not be arranged in parallel as long as the piezoelectric elements can be received and positioned.
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。 Although the above description has been made in relation to the embodiment of the present invention, many modifications and changes can be easily made by those skilled in the art, and the present invention is limited to the embodiment exemplified above. It will be apparent that the invention is not limited and applies to various devices without departing from the inventive concept.
10…機械の部材
12a、b…案内部材
14a、b…斜面
16a、b…圧電素子の縁
20…案内枠
22…斜面
P…圧電素子
A…接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記部材の面上にて該面に対し所定の角度にて傾斜し前記面から離れる方向を向いた互いに対向する少なくとも一対の斜面を与える案内部材を設け、前記対向する斜面の間にて、該斜面と当接可能な形状の縁を有する圧電素子を、前記縁を前記斜面に面当接するよう接着剤を介して前記部材の面上に取り付けることを特徴とする方法。 A piezoelectric vibration damping device including a piezoelectric element mounted on a surface of the member in a state where mechanical vibration energy on the surface of the member can be converted into electrical energy in order to reduce vibration of the member of the machine. A method of configuring above,
A guide member is provided on the surface of the member to provide at least a pair of inclined surfaces that are inclined at a predetermined angle with respect to the surface and face away from the surface, and between the opposing inclined surfaces, A method of attaching a piezoelectric element having an edge capable of coming into contact with a slope to the surface of the member through an adhesive so that the edge comes into surface contact with the slope.
前記部材の面上に前記圧電素子を受け入れ前記部材の面に対する前記圧電素子の位置決めをする案内部材を設ける過程と、前記圧電素子を前記案内部材により位置決めして前記部材の面上に取り付ける過程とを含むことを特徴とする方法。 A piezoelectric vibration damping device including a piezoelectric element mounted on a surface of the member in a state where mechanical vibration energy on the surface of the member can be converted into electrical energy in order to reduce vibration of the member of the machine. A method of configuring above,
A step of providing a guide member for receiving the piezoelectric element on the surface of the member and positioning the piezoelectric element with respect to the surface of the member; and a step of positioning the piezoelectric element by the guide member and attaching the piezoelectric element on the surface of the member. A method comprising the steps of:
前記圧電素子は、前記機械の部材の表面上に取り付けられる際に少なくとも一対の縁部の端面が前記機械の部材に向いた斜面を有し、前記斜面が前記機械の部材の表面上に設けられた案内部材により与えられる少なくとも一対の面と面当接した状態で接着剤を介して前記機械の部材の表面上に取り付けられた圧電素子であることを特徴とする機械の部材。 A machine member having a piezoelectric element attached to a surface of a member in a state in which mechanical vibration energy can be converted into electric energy and having a piezoelectric vibration damping device attached to reduce the vibration of the surface of the member,
When the piezoelectric element is mounted on the surface of the machine member, the end face of at least one pair of edge portions has a slope facing the machine member, and the slope is provided on the surface of the machine member. A machine member comprising a piezoelectric element attached on a surface of a member of the machine via an adhesive in a state of being in surface contact with at least a pair of surfaces provided by the guide member.
8. The machine member according to claim 7, wherein the guide member is removed from the surface of the machine member after the piezoelectric element is mounted and fixed on the surface of the machine member. Element.
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