JP2017181970A - 防音部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】 モータなどの回転体を備える駆動装置に装着した場合に、高周波数から低周波数までの広い周波数帯域の騒音を低減することができる防音部材を提供する。【解決手段】 防音部材1は、回転体を備える駆動装置9に装着され、樹脂またはエラストマーからなる母材12と、母材12中に一方向に連接して配向している磁性フィラー13と、有する弾性部材10と、該回転体の回転軸方向に延在する面に弾性部材10を介して配置され弾性部材10に支持されるマス11と、を備える。【選択図】 図1
Description
本発明は、回転体を備える駆動装置に装着される防音部材に関する。
エンジンルーム内には、エンジン、モータ、EGR(Exhaust Gas Recirculatuion)バルブなど、騒音源となる部品が収容されている。これらの部品から発生する騒音を低減するため、ポリウレタンフォームなどの発泡体からなる吸音材や振動吸収材が配置されている。しかし、発泡体は、内部に多数のセル(気泡)を有するため熱伝導率が小さい。このため、発熱を伴うエンジン、モータなどの周囲に配置した場合、熱が蓄積され不具合を生じるおそれがある。したがって、吸音材として発泡体を用いた場合には、その放熱性を向上させる必要がある。この点、特許文献1には、磁性フィラーを含む発泡体からなる吸音カバーが、開示されている。特許文献1に記載された吸音カバーにおいては、熱伝導率が大きな磁性フィラーが、吸音カバーの厚さ方向に配向している。このため、騒音を低減できるだけでなく、相手部材の熱を、配向した磁性フィラーを介して速やかに放出することができる。
モータなどの回転体を備える駆動装置を駆動させると、高周波数の放射音や、低周波数の固体伝播音が発生する。また、モータの回転方向や回転数が変化する場合、騒音の周波数が変化する。上記特許文献1に記載された発泡体を使用した吸音カバーは、モータからの高周波数の騒音を低減するためには有効である。しかしながら、固体伝播音などの500Hz以下の低周波数の騒音に対しては低減効果が小さい。
一方、振動を低減する装置として、ダイナミックダンパが知られている。一般に、ダイナミックダンパは、制振対象たる振動体に対して、ゴムなどの弾性体を介してマスが弾性支持されるよう構成されている。振動体が特定の周波数で振動した際に、マスと弾性体とがマス−ばねからなる振動系を構成し共振して、振動体の振動を吸収し低減させる。しかしながら、従来のダイナミックダンパによると、振動体の振動方向に取り付ける必要があり、ダイナミックダンパの共振周波数を振動体の共振周波数に合わせる必要がある。また、従来のダイナミックダンパは、低周波数の騒音低減には有効であるが、高周波数の騒音を低減することはできない。また、低減される周波数帯域が狭く、モータの回転方向や回転数が変化する場合など、周波数が変化する対象に対しては充分な騒音低減効果が得られない。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、モータなどの回転体を備える駆動装置に装着した場合に、高周波数から低周波数までの広い周波数帯域の騒音を低減することができる防音部材を提供することを課題とする。
(1)上記課題を解決するため、本発明の防音部材は、回転体を備える駆動装置に装着される防音部材であって、樹脂またはエラストマーからなる母材と、該母材中に一方向に連接して配向している磁性フィラーと、有する弾性部材と、該回転体の回転軸方向に延在する面に該弾性部材を介して配置され該弾性部材に支持されるマスと、を備えることを特徴とする。
本発明の防音部材は、樹脂またはエラストマーからなる母材と、配向された磁性フィラーと、を有する弾性部材を備える。これにより、駆動装置からの放射音が吸収、遮蔽されると共に、駆動装置で発生した熱が速やかに放出される。また、本発明の防音部材は、弾性部材に支持されるマスを備える。これにより、いわゆるマス−ばねによる防振効果を得ることができる。したがって、本発明の防音部材によると、弾性部材による吸音および遮音機能に、マス−ばねによる防振機能が加わることにより、空気を伝播する放射音の低減と、固体伝播音の低減と、の両方を実現することができる。すなわち、本発明の防音部材によると、放射音などの高周波数の騒音だけでなく、固体を伝播する500Hz以下の低周波数の騒音をも低減することができる。
本発明の防音部材においては、弾性部材のばね定数を変更することにより、防音部材の固有振動数を変更することができる。また、マスの質量を変更しても、固有振動数を変更することができる。このように、本発明の防音部材によると、低減したい振動周波数に応じたチューニングが容易である。
本明細書において、エラストマーは、架橋ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。また、樹脂およびエラストマーは、発泡体であってもソリッド体であってもよい。
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記駆動装置における前記回転体の回転軸方向をX方向、該X方向に直交する二方向のうち、水平方向をY方向、垂直方向をZ方向と定義した場合、前記マスは、該駆動装置のX−Z面またはX−Y面に前記弾性部材を介して配置される構成にするとよい。
回転体を備える駆動装置においては、主に回転軸方向に直交する二方向(Y方向、Z方向)において騒音が発生する。駆動装置のX−Z面は、Y方向に垂直な面である。駆動装置のX−Y面は、Z方向に垂直な面である。本構成によると、マスがX−Z面またはX−Y面に配置されるため、Y方向およびZ方向に伝播する低周波数の騒音を効果的に低減することができる。
(3)好ましくは、上記(2)の構成において、前記駆動装置の前記Y方向における共振周波数と前記Z方向における共振周波数とは異なり、前記マスがX−Z面に配置されている場合、防音部材の該Z方向における共振周波数が該駆動装置の該Y方向における共振周波数に合っており、前記マスがX−Y面に配置されている場合、防音部材の該Y方向における共振周波数が該駆動装置の該Z方向における共振周波数に合っている構成にするとよい。
本発明者が検討したところ、回転体を備える駆動装置においては、回転軸方向に直交する二方向(Y方向、Z方向)において共振周波数が異なることがわかった。例えば、Y方向の振動を抑制しようとする場合、本来ならばY方向に垂直なX−Z面にマスを配置して、Y方向における共振周波数を一致させるようにする。Z方向の振動を抑制しようとする場合、本来ならばZ方向に垂直なX−Y面にマスを配置して、Z方向における共振周波数を一致させるようにする。これに対して、本構成においては、マスをX−Z面に配置して、Z方向における共振周波数を駆動装置のY方向における共振周波数に近づけるようにする。あるいは、マスをX−Y面に配置して、Y方向における共振周波数を駆動装置のZ方向における共振周波数に近づけるようにする。このように、本発明の防音部材によると、防音部材と駆動装置とにおいて90°ずらした方向の共振周波数が一致するように設計すると、Y方向およびZ方向の両方向における振動を低減することができる。このため、防音部材の取り付け位置の自由度が高い。また、低減したい振動周波数に応じたチューニングが容易である。なお、本構成において共振周波数が「合っている」とは、一方の共振周波数が他方の共振周波数に対して±10%の範囲内であることをいう。
(4)好ましくは、上記(2)または(3)のいずれかの構成において、前記駆動装置の前記Y方向および前記Z方向における制振対象周波数は、500Hz以下である構成にするとよい。
上述したように、回転体を備える駆動装置からは、主にY方向およびZ方向の二方向に騒音が発生する。したがって、これら二方向における500Hz以下の周波数の振動を低減することにより、駆動装置の騒音低減効果を高めることができる。
(5)好ましくは、上記(2)ないし(4)のいずれかの構成において、前記弾性部材に含有される前記磁性フィラーは、前記Y方向に連接して配向している構成にするとよい。
本構成の弾性部材においては、磁性フィラーの配向により、Y方向のばね定数とZ方向のばね定数とが異なる。この構成は、Y方向における共振周波数とZ方向における共振周波数とが異なる駆動装置の騒音低減に効果的である。また、磁性フィラーの配向方向と同じY方向においては、Z方向と比較してばね定数が大きくなる。このため、Y方向においては、Z方向よりも固有振動数が上昇する。一方、Z方向においては、Y方向と比較してばね定数が小さくなる。このため、Z方向においては、Y方向よりも固有振動数が低下する。本構成によると、Y方向とZ方向とのばね定数の違いを利用して、共振周波数の調整を容易に行うことができる。
(6)好ましくは、上記(1)ないし(5)のいずれかの構成において、さらに、前記弾性部材および前記マスを覆うカバー部材を備える構成にするとよい。
本構成によると、カバー部材により駆動装置の一部または全部が被覆される。これにより、遮音効果が高まり、騒音をより低減することができる。また、カバー部材を利用して、弾性部材およびマスを固定することも可能である。例えば、カバー部材で圧着することにより、接着剤などを使用しなくても弾性部材およびマスを固定することができる。
本構成によると、弾性部材およびカバー部材が複合ばねとなり、マス−ばねによる防振効果を得ることができる。例えば、カバー部材がエラストマー製の場合には、カバー部材の弾性率を変更することにより共振周波数を調整することができる。このため、カバー部材を金属や樹脂で構成する場合と比較して、調整可能な共振周波数の範囲を広くすることができる。また、カバー部材がエラストマー製であれば、仮にカバー部材の固有値振動に伴う二次放射音が発生するような場合でも、例えば100Hz以下などのより聴感感度が低い低周波数帯域にカバー部材の固有値を調整して影響を小さくすることができる。また、エラストマーの減衰効果により、二次放射音の発生を抑制することができる。
以下、本発明の防音部材の実施の形態について説明する。
<第一実施形態>
[構成]
まず、本実施形態の防音部材の構成を説明する。図1に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの斜視図を示す。図2に、同モータの正面図を示す。図3に、同防音部材の弾性部材における磁性フィラーの配向状態を模式的に示す。説明の便宜上、図1においては、弾性部材を透過して示す。図2、図3においては、防音部材のみ上下方向の断面を示す。図3においては、弾性部材のハッチングを省略して示す。図1〜図3において、モータの回転軸方向(前後方向)をX方向、X方向に直交する二方向のうち、水平方向(左右方向)をY方向、垂直方向(上下方向)をZ方向と定義する。
[構成]
まず、本実施形態の防音部材の構成を説明する。図1に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの斜視図を示す。図2に、同モータの正面図を示す。図3に、同防音部材の弾性部材における磁性フィラーの配向状態を模式的に示す。説明の便宜上、図1においては、弾性部材を透過して示す。図2、図3においては、防音部材のみ上下方向の断面を示す。図3においては、弾性部材のハッチングを省略して示す。図1〜図3において、モータの回転軸方向(前後方向)をX方向、X方向に直交する二方向のうち、水平方向(左右方向)をY方向、垂直方向(上下方向)をZ方向と定義する。
図1、図2に示すように、モータ9は回転軸90を有している。モータ9は、本発明における「回転体を備える駆動装置」の概念に含まれる。防音部材1は、モータ9の右面(X−Z面)に取り付けられている。モータ9の右面(X−Z面)は、本発明における「回転軸方向に延在する面」の概念に含まれる。モータ9の左右方向(Y方向)における共振周波数と上下方向(Z方向)における共振周波数とは異なっている。防音部材1のZ方向における共振周波数は、モータ9のY方向における共振周波数(制振対象周波数)と一致するように設計されている。防音部材1の制振対象周波数は、500Hz以下である。防音部材1は、弾性部材10とマス11とを備えている。
弾性部材10は、モータ9の右面(X−Z面)に接着されている。弾性部材10は、矩形板状を呈している。図3に示すように、弾性部材10は、ポリウレタンフォームからなる母材12と、グラファイト粒子にステンレス鋼粒子を複合化した複合粒子13と、を有している。複合粒子13は、本発明における磁性フィラーの概念に含まれる。複合粒子13は、左右方向(Y方向)に連なるように配向している。弾性部材10のばね定数は、左右方向(Y方向)と上下方向(Z方向)とで異なっている。弾性部材10のY方向のばね定数は501.0N/mmであり、Z方向のばね定数は87.8N/mmである。
マス11は、弾性部材10の右面に接着されており、弾性部材10に支持されている。すなわち、マス11は、モータ9の右面(X−Z面)に弾性部材10を介して配置されている。マス11は、鉄製であり、矩形板状を呈している。マス11の質量は25gである。
[作用効果]
次に、本実施形態の防音部材の作用効果を説明する。防音部材1は、ポリウレタンフォームからなる母材12と配向された複合粒子13とを有する弾性部材を備えている。複合粒子13は、モータ9の右面に対して垂直方向(Y方向)に連接して配向している。これにより、モータ9からの放射音が吸収、遮蔽されると共に、モータ9で発生した熱が速やかに放出される。また、防音部材1は、弾性部材10に支持されたマス11を備えている。これにより、マス−ばねによる防振効果を得ることができる。したがって、防音部材1によると、モータ9で発生する放射音および固体伝播音の両方を低減することができる。すなわち、防音部材1によると、高周波数の騒音だけでなく、500Hz以下の低周波数の騒音をも低減することができる。
次に、本実施形態の防音部材の作用効果を説明する。防音部材1は、ポリウレタンフォームからなる母材12と配向された複合粒子13とを有する弾性部材を備えている。複合粒子13は、モータ9の右面に対して垂直方向(Y方向)に連接して配向している。これにより、モータ9からの放射音が吸収、遮蔽されると共に、モータ9で発生した熱が速やかに放出される。また、防音部材1は、弾性部材10に支持されたマス11を備えている。これにより、マス−ばねによる防振効果を得ることができる。したがって、防音部材1によると、モータ9で発生する放射音および固体伝播音の両方を低減することができる。すなわち、防音部材1によると、高周波数の騒音だけでなく、500Hz以下の低周波数の騒音をも低減することができる。
また、モータ9からは、主に回転軸方向に直交する二方向(Y方向、Z方向)において騒音が発生する。ここで、防音部材1は、モータ9のY方向に垂直な面である右面(X−Z面)に、片持ち梁状に取り付けられている。より具体的には、マス11は、モータ9の右面(X−Z面)に、弾性部材10を介して配置されている。このため、Y方向およびZ方向に伝播する低周波数の騒音を効果的に低減することができる。
防音部材1においては、マス11がモータ9のX−Z面に配置されており、Z方向における共振周波数がモータ9のY方向における共振周波数に合っている。防音部材1によると、モータ9の共振周波数に対して、90°ずらした方向の共振周波数が一致するように設計することにより、Y方向およびZ方向の両方向における振動を低減することができる。
防音部材1の固有振動数は、弾性部材10のばね定数やマス11の質量を変更するなどして、容易に変更することができる。よって、防音部材1においては、低減したい周波数に応じたチューニングが容易である。また、弾性部材10のばね定数は、Y方向とZ方向とで異なっている。これにより、Y方向における共振周波数とZ方向における共振周波数とが異なるモータ9に対して、共振周波数を合わせやすい。また、防音部材1の制振対象周波数は500Hz以下である。500Hz以下の周波数の振動が低減されるため、駆動装置の騒音低減効果が高い。
<第二実施形態>
本実施形態の防音部材と第一実施形態の防音部材との主な相違点は、防音部材の取り付け位置、および弾性部材に含有される磁性フィラーの配向方向が異なる点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図4に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図5に、同防音部材の弾性部材における磁性フィラーの配向状態を模式的に示す。説明の便宜上、図4、図5においては、防音部材のみ上下方向の断面を示す。図5においては、弾性部材のハッチングを省略して示す。図4、図5は、前出の図2、図3に対応している。
本実施形態の防音部材と第一実施形態の防音部材との主な相違点は、防音部材の取り付け位置、および弾性部材に含有される磁性フィラーの配向方向が異なる点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図4に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図5に、同防音部材の弾性部材における磁性フィラーの配向状態を模式的に示す。説明の便宜上、図4、図5においては、防音部材のみ上下方向の断面を示す。図5においては、弾性部材のハッチングを省略して示す。図4、図5は、前出の図2、図3に対応している。
図4に示すように、防音部材1は、モータ9の上面(X−Y面)に取り付けられている。モータ9の上面(X−Y面)は、本発明における「回転軸方向に延在する面」の概念に含まれる。防音部材1のY方向における共振周波数は、モータ9のZ方向における共振周波数(制振対象周波数)と一致するように設計されている。防音部材1の制振対象周波数は、500Hz以下である。
弾性部材10は、モータ9の上面(X−Y面)に接着されている。弾性部材10は、矩形板状を呈している。弾性部材10の面方向の大きさ、すなわち防音部材1との接触面積は、第一実施形態の弾性部材と比較して少し小さい。図5に示すように、弾性部材10に含有されている複合粒子13は、左右方向(Y方向)に連なるように配向している。弾性部材10のばね定数は、左右方向(Y方向)と上下方向(Z方向)とで異なっている。弾性部材10のY方向のばね定数は38.4N/mmであり、Z方向のばね定数は89.0N/mmである。
マス11は、弾性部材10の上面に接着されており、弾性部材10に支持されている。すなわち、マス11は、モータ9の上面(X−Y面)に弾性部材10を介して配置されている。マス11は、鉄製であり、矩形板状を呈している。マス11の質量は56gである。
本実施形態の防音部材は、構成が共通する部分については、第一実施形態の防音部材と同様の作用効果を有する。本実施形態の防音部材1は、モータ9のZ方向に垂直な面である上面(X−Y面)に取り付けられている。より具体的には、マス11は、モータ9の上面(X−Y面)に、弾性部材10を介して配置されている。このため、Y方向およびZ方向に伝播する低周波数の騒音を効果的に低減することができる。防音部材1においては、マス11がモータ9のX−Y面に配置されており、Y方向における共振周波数がモータ9のZ方向における共振周波数に合っている。防音部材1によると、モータ9の共振周波数に対して、90°ずらした方向の共振周波数が一致するように設計することにより、Y方向およびZ方向の両方向における振動を低減することができる。
<第三実施形態>
本実施形態の防音部材と第一実施形態の防音部材との主な相違点は、カバー部材を備えている点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図6に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。説明の便宜上、図6においては、防音部材のみ上下方向の断面を示す(以下、図7〜図9についても同じ)。図6は、前出の図2に対応している。
本実施形態の防音部材と第一実施形態の防音部材との主な相違点は、カバー部材を備えている点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図6に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。説明の便宜上、図6においては、防音部材のみ上下方向の断面を示す(以下、図7〜図9についても同じ)。図6は、前出の図2に対応している。
図6に示すように、防音部材1は、弾性部材10とマス11とカバー部材14とを備えている。カバー部材14は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂製である。カバー部材14は、モータ9の上面、右面(弾性部材10およびマス11を含む)、下面を外側から被覆し、正面(前方)から見て逆C字状を呈している。
本実施形態の防音部材は、構成が共通する部分については、第一実施形態の防音部材と同様の作用効果を有する。本実施形態の防音部材1によると、カバー部材14により圧着することで、弾性部材10およびマス11を固定することができる。このため、弾性部材10およびマス11を固定するための接着剤などが不要になり、防音部材1の取り付けが容易になる。カバー部材14により遮音機能が付与される。このため、高周波数の騒音の低減効果が高くなる。弾性部材10とカバー部材14とが複合ばねとなる。このため、弾性部材10単独の場合と比較してばね定数を小さくしやすいなど、調整できる共振周波数の範囲が広がる。カバー部材14は、ABS樹脂製である。このため、軽量で成形が容易である。
<第四実施形態>
本実施形態の防音部材と第三実施形態の防音部材との主な相違点は、弾性部材の配置形態を変更した点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図7に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図7は、前出の図6に対応している。
本実施形態の防音部材と第三実施形態の防音部材との主な相違点は、弾性部材の配置形態を変更した点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図7に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図7は、前出の図6に対応している。
図7に示すように、弾性部材10はマス11を内包して、モータ9の右面(X−Z面)に接着されている。弾性部材10は、マス11の全周を覆っている。本実施形態の防音部材は、構成が共通する部分については、第三実施形態の防音部材と同様の作用効果を有する。本実施形態の防音部材1によると、弾性部材10とモータ9との接触面積が大きいため、吸音、遮音効果が向上すると共に、放熱性が向上する。
<第五実施形態>
本実施形態の防音部材と第三実施形態の防音部材との主な相違点は、弾性部材の配置形態を変更した点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図8に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図8は、前出の図6に対応している。
本実施形態の防音部材と第三実施形態の防音部材との主な相違点は、弾性部材の配置形態を変更した点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図8に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図8は、前出の図6に対応している。
図8に示すように、マス11の左右方向両側には、一対の弾性部材10a、10bが配置されている。一対の弾性部材10a、10bは、各々、矩形板状を呈している。弾性部材10aは、モータ9の右面(X−Z面)とマス11とに接着されている。弾性部材10bは、カバー部材14とマス11とに接着されている。本実施形態の防音部材は、構成が共通する部分については、第三実施形態の防音部材と同様の作用効果を有する。本実施形態の防音部材1によると、弾性部材が二つになることで、調整できる共振周波数の範囲をより広げることができる。
<第六実施形態>
本実施形態の防音部材と第一実施形態の防音部材との主な相違点は、弾性部材の配置形態を変更した点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図9に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図9は、前出の図2に対応している。
本実施形態の防音部材と第一実施形態の防音部材との主な相違点は、弾性部材の配置形態を変更した点である。ここでは、相違点を中心に説明する。図9に、本実施形態の防音部材が装着されたモータの正面図を示す。図9は、前出の図2に対応している。
図9に示すように、防音部材1は、弾性部材10とマス11とを備えているが、カバー部材を備えていない。弾性部材10は、モータ9の上面、右面(マス11を含む)、下面を外側から被覆し、正面(前方)から見て逆C字状を呈している。弾性部材10は、モータ9の上面、右面、下面に接着されている。モータ9の右面側に配置されているマス11は、弾性部材10に内包されている。本実施形態の防音部材は、構成が共通する部分については、第一実施形態の防音部材と同様の作用効果を有する。本実施形態の防音部材1によると、弾性部材10とモータ9との接触面積が大きいため、吸音、遮音効果が向上すると共に、放熱性が向上する。また、防音部材1の取り付けが容易であり、低コスト化、軽量化を図るにも有利である。
<その他>
以上、本発明の防音部材の一形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
以上、本発明の防音部材の一形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
上記実施形態においては、本発明の防音部材をモータに装着した。しかし、本発明の防音部材を装着する駆動装置は、上記実施形態に限定されない。例えば、ギアケース、ポンプ、電磁バルブ、リレー、インジェクタ、コンプレッサなどに装着してもよい。
弾性部材およびマスは、接着剤、両面テープなどで固定すればよい。また、カバー部材により圧着してもよい。カバー部材が配置される場合でも、弾性部材およびマスを接着剤、両面テープなどで固定してもよい。
弾性部材の材質、形状、大きさ、配置形態などは、上記実施形態に限定されない。例えば、放熱性を考慮した場合には、駆動部材との接触面積を大きくするとよい。弾性部材は、駆動装置とマスとの間以外に配置されていてもよい。上記第六実施形態に示したように、弾性部材は、マスが配置されない部位に配置されていてもよい。カバー部材を備えない場合にも、上記第四、第五実施形態に示した形態で弾性部材を配置してもよい。
弾性部材の母材としては、ポリウレタンフォームの他、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォームなどの発泡樹脂または発泡エラストマーを使用することができる。また、ソリッド体として、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの架橋ゴム、スチレン系、オレフィン系、塩化ビニル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系の各種熱可塑性エラストマーを使用してもよい。
磁性フィラーとしては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、ステンレス鋼などの強磁性体、MnO、Cr2O3、FeCl2、MnAsなどの反強磁性体、およびこれらを用いた合金類を用いるとよい。なかでも、熱伝導率が大きくフィラーとしての加工性に優れる点から、ステンレス鋼、銅鉄合金などが好適である。また、放熱性を向上させるという観点から、磁性フィラーとして、熱伝導率が大きい熱伝導性粒子の表面に磁性粒子が付着した複合粒子を用いてもよい。熱伝導性粒子の材質としては、例えば、黒鉛、膨張黒鉛、炭素繊維などの炭素材料が好適である。磁性フィラーの配向方向は、適宜決定すればよい。
マスの材質、形状、質量なども特に限定されない。例えば、低減したい振動周波数に応じてマスの質量を調整すればよい。マスの形状が平板状の場合、プレス打ち抜き加工により製造することができるため、製造容易性およびコスト面において好適である。
カバー部材の材質、形状なども特に限定されない。カバー部材の材質としては、金属、樹脂、エラストマーなどが挙げられる。例えば、ABS樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、オレフィン系エラストマー(TPO)、スチレン系エラストマー(TPS)、ウレタン系エラストマー(TPU)、天然ゴム(NR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、シリコーンゴム(Q)などが好適である。また、これらに各種強化材が配合された材料や、これらと他の材料との複合材料を用いてもよい。カバー部材は、弾性部材およびマスを内包して駆動装置の全周を覆うように配置しても構わない。この場合、駆動装置の形状に応じて、箱状、有底円筒状などにすればよい。
本発明の防音部材をモータに装着して、振動低減効果を確認した。モータは、ブラケットに片持ち梁状に取り付けられている。図10に、ブラケットに取り付けられたモータの右側面図を示す。図10に示すように、ブラケット80は、取付部81と固定部82とを有している。取付部81は、平板状を呈しており、上下方向に垂直に配置されている。取付部81の中央付近には、円形の開口部が穿設されている。固定部82は、平板状を呈しており、取付部81の下端から前方および後方に水平に延在している。固定部82は、スクリュー820により、座面83に固定されている。モータ9は、取付部81の後面にねじ止めされている。モータ9の回転軸90は、取付部81の開口部に挿通されている。
振動低減効果を確認するために、モータ9の一面に防音部材を装着し(詳細は後述する)、モータ9の一面をインパクトハンマで打撃した時のイナータンスを測定した。モータ9の打撃面には、加速度ピックアップ(図略)が取り付けられている。加速度ピックアップは、FFT(高速フーリエ変換)アナライザに接続されている。本実施例においては、加速度ピックアップとして、ブリュエル・ケアー(B&K)社製の「4507C」を使用した。また、FFTアナライザとして同社製の「PLUSE/Labshop」を使用した。
イナータンスの測定は、打撃方向を変えて二種類行った。一つは、モータ9の左方からモータ9の左面をインパクトハンマで打撃して(Y方向打撃)、モータ9のY方向におけるイナータンスを測定した。もう一つは、モータ9の上方からモータ9の上面をインパクトハンマで打撃して(Z方向打撃)、モータ9のZ方向におけるイナータンスを測定した。イナータンスは、モータ9に加えられる加振力をF、モータ9の測定点(加速度ピックアップの配置点)に生じる加速度をAとして、A/Fにより算出される値である。イナータンスは、単位加振力に対する振動レベルの応答性を表す指標であり、イナータンスの値が大きいほど、モータを作動させた時の振動が大きいといえる。以下に使用した防音部材の構成、取り付け位置などを説明する。
(1)実施例1
上記第一実施形態と同じ構成の防音部材を、同形態と同じ位置(モータの右面:X−Z面)に装着した(前出図1、図2参照)。実施例1の防音部材においては、Z方向における共振周波数を、モータのY方向における共振周波数(320Hz)に合わせている。
上記第一実施形態と同じ構成の防音部材を、同形態と同じ位置(モータの右面:X−Z面)に装着した(前出図1、図2参照)。実施例1の防音部材においては、Z方向における共振周波数を、モータのY方向における共振周波数(320Hz)に合わせている。
(2)実施例2
上記第二実施形態と同じ構成の防音部材を、同形態と同じ位置(モータの上面:X−Y面)に装着した(前出図4参照)。実施例2の防音部材においては、Y方向における共振周波数を、モータのZ方向における共振周波数(122Hz)に合わせている。
上記第二実施形態と同じ構成の防音部材を、同形態と同じ位置(モータの上面:X−Y面)に装着した(前出図4参照)。実施例2の防音部材においては、Y方向における共振周波数を、モータのZ方向における共振周波数(122Hz)に合わせている。
(3)実施例3
弾性部材の大きさ、マスの質量を変更した以外は上記第一実施形態と同じ構成の防音部材を、同形態と同じ位置(モータの右面:X−Z面)に装着した。実施例3の防音部材においては、Z方向における共振周波数を、モータのZ方向における共振周波数(122Hz)に合わせている。
弾性部材の大きさ、マスの質量を変更した以外は上記第一実施形態と同じ構成の防音部材を、同形態と同じ位置(モータの右面:X−Z面)に装着した。実施例3の防音部材においては、Z方向における共振周波数を、モータのZ方向における共振周波数(122Hz)に合わせている。
(4)比較例1
防音部材が装着されていないモータ単体を比較例1とした。
防音部材が装着されていないモータ単体を比較例1とした。
(5)比較例2
磁性フィラーを有さないポリウレタンフォーム製の弾性部材を使用して、防音部材を構成した。防音部材の取り付け位置は、上記第一実施形態と同じである(モータの右面:X−Z面)。比較例2の防音部材においては、Y方向における共振周波数を、モータのY方向における共振周波数(320Hz)に合わせている。
磁性フィラーを有さないポリウレタンフォーム製の弾性部材を使用して、防音部材を構成した。防音部材の取り付け位置は、上記第一実施形態と同じである(モータの右面:X−Z面)。比較例2の防音部材においては、Y方向における共振周波数を、モータのY方向における共振周波数(320Hz)に合わせている。
(6)比較例3
磁性フィラーを有さないポリウレタンフォーム製の弾性部材を使用して、防音部材を構成した。防音部材の取り付け位置は、上記第二実施形態と同じである(モータの上面:X−Y面)。比較例3の防音部材においては、Z方向における共振周波数を、モータのZ方向における共振周波数(122Hz)に合わせている。
磁性フィラーを有さないポリウレタンフォーム製の弾性部材を使用して、防音部材を構成した。防音部材の取り付け位置は、上記第二実施形態と同じである(モータの上面:X−Y面)。比較例3の防音部材においては、Z方向における共振周波数を、モータのZ方向における共振周波数(122Hz)に合わせている。
表1に、防音部材の取り付け面、Y方向およびZ方向における共振周波数、防音部材を構成する弾性部材およびマスの詳細をまとめて示す。表1中、弾性部材のばね定数は、厚さが同じ標準サンプルにおいて測定された動ばね定数に接触面積の比率を乗じた値である。動ばね定数を測定した標準サンプルの形状は、実施例1〜3については直径50mmの円柱状(接触面積:1962.5mm2)であり、比較例2、3については40mm角の四角柱状(接触面積:1600mm2)である。なお、動ばね定数は、振動状態におけるばね定数であり、JIS K 6394:2007もしくは日本ゴム協会標準規格SRIS−3503における「絶対ばね定数」である。動ばね定数は、JIS K 6394:2007に規定される非共振法に準拠して、標準サンプルを5%の圧縮率でYまたはZ方向に圧縮し、100Hzの振動周波数にて測定された値である。
図11に、Y方向の打撃に対するY方向におけるイナータンスの測定結果を示す。図12に、Z方向の打撃に対するZ方向におけるイナータンスの測定結果を示す。
図11に示すように、Y方向から振動を加えた場合、モータ単体(比較例1)におけるY方向のイナータンスのピークは320Hz付近にある。実施例1の防音部材付きモータによると、320Hz付近のイナータンスのピーク値が大幅に低下した。一方、磁性フィラーを有さない弾性部材を備える比較例2の防音部材付きモータによると、イナータンスのピークが高周波数側にずれただけであり、ピーク値はあまり低下しなかった。
図12に示すように、Z方向から振動を加えた場合、モータ単体(比較例1)におけるZ方向のイナータンスのピークは122Hz付近にある。実施例2、3の防音部材付きモータによると、122Hz付近のイナータンスのピーク値が大幅に低下した。実施例2、3を比較すると、モータのX−Y面に装着して、制振対象の共振周波数に対して90°ずらした方向の共振周波数を合わせた実施例2の防音部材の方が、ピーク値の低下が顕著であった。一方、磁性フィラーを有さない弾性部材を備える比較例3の防音部材付きモータによると、イナータンスのピークが高周波数側にずれただけであり、ピーク値はあまり低下しなかった。以上より、本発明の防音部材を使用すると、低周波数の騒音を低減できることが確認された。
1:防音部材、10、10a、10b:弾性部材、11:マス、12:母材、13:複合粒子(磁性フィラー)、14:カバー部材、9:モータ(回転体を備える駆動装置)、90:回転軸、80:ブラケット、81:取付部、82:固定部、83:座面、820:スクリュー。
Claims (6)
- 回転体を備える駆動装置に装着される防音部材であって、
樹脂またはエラストマーからなる母材と、該母材中に一方向に連接して配向している磁性フィラーと、有する弾性部材と、
該回転体の回転軸方向に延在する面に該弾性部材を介して配置され該弾性部材に支持されるマスと、
を備えることを特徴とする防音部材。 - 前記駆動装置における前記回転体の回転軸方向をX方向、該X方向に直交する二方向のうち、水平方向をY方向、垂直方向をZ方向と定義した場合、
前記マスは、該駆動装置のX−Z面またはX−Y面に前記弾性部材を介して配置される請求項1に記載の防音部材。 - 前記駆動装置の前記Y方向における共振周波数と前記Z方向における共振周波数とは異なり、
前記マスがX−Z面に配置されている場合、防音部材の該Z方向における共振周波数が該駆動装置の該Y方向における共振周波数に合っており、
前記マスがX−Y面に配置されている場合、防音部材の該Y方向における共振周波数が該駆動装置の該Z方向における共振周波数に合っている請求項2に記載の防音部材。 - 前記駆動装置の前記Y方向および前記Z方向における制振対象周波数は、500Hz以下である請求項2または請求項3に記載の防音部材。
- 前記弾性部材に含有される前記磁性フィラーは、前記Y方向に連接して配向している請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の防音部材。
- さらに、前記弾性部材および前記マスを覆うカバー部材を備える請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の防音部材。
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