JP3987242B2 - バネ定数可変型粘性流体封入式ダンパー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等を用いる音響機器や情報機器等において外部からの振動を減衰する防振装置であるバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
粘性流体封入式ダンパーは、図5に例示されるように、ゴム状弾性体からなる可撓部9を有する容器1の内部に充填された粘性流体2中をシャフト4が挿入された攪拌部3が移動することで生じる粘性流動抵抗により、外部から被支持体10に伝わる振動を減衰している。
外部からの振動には振動数や加速度の小さいものから大きいものまで様々であり、衝撃作用も働くことがある。このような様々な振動に対して、被支持体の重量やバランスも考慮して、粘性流体封入式ダンパーの粘性流体の粘度や、可撓部のゴム状弾性体の硬度を変えることで防振効果を調整している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
高粘度の粘性流体を封入したダンパーは、見かけ上の動的バネ定数が高く、高い共振周波数と高減衰力により振幅を小さくできる。しかし、100Hz以上の高い周波数の振動に対しては共振周波数および減衰力が高いことにより振動伝達率を下げる効果が低く、つまり防振効果が低下してしまう。
【0004】
逆に、低粘度の粘性流体を封入したダンパーは、被支持体の共振周波数付近(特に10〜20Hzの低い周波数付近)では、被支持体の共振倍率が高くなる為、被支持体の振幅が大きくなり、攪拌部と容器および蓋との衝突による衝撃、または被支持体とシャーシ間の衝突による衝撃により、この周波数付近ではディスクの音飛び、誤動作等が発生し易くなる。
【0005】
したがって、低周波数域から高周波数域まで広い周波数域で大きい減衰効果を持ち、且つ被支持体の共振周波数での共振倍率を抑える粘性流体封入式ダンパーを得ることが困難であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ダンパーの可撓部の肉厚に変化をつけることで、バネ定数を振幅に依存させる構造にしたバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーを提供するものである。比較的振幅の小さいときは薄肉部が主に可動するため、薄肉部のバネ定数のみがダンパー全体のバネ定数に影響を及ぼす。比較的振幅の大きいときは厚肉部も可動するため、厚肉部のバネ定数がダンパー全体のバネ定数に影響を及ぼす。したがって、振幅の小さい高周波数域ではバネ定数が小さいため振動伝達率が低く抑えられ、振幅の大きい低周波数域ではバネ定数が大きくなり共振倍率が低く抑えられる。
【0007】
すなわち、攪拌部と、筒状部と、該両部を繋ぐゴム状弾性体からなる可撓部とにより構成される容器と、蓋とにより粘性流体が封入され、外部からの振動に対し該攪拌部が該粘性流体中を移動することで生じる粘性抵抗により振動減衰をおこなうダンパーにおいて、可撓部の肉厚が、攪拌部周辺で薄く筒状部周辺で厚くなるように形成され且つ攪拌部を中心とする同心円周上の肉厚が等しく形成されているバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーである。
【0008】
さらに、可撓部の肉厚が、攪拌部から筒状部に向けて連続してあるいは段階的に変化するように形成されているバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーである。さらに、可撓部の肉厚が、筒状部に向けて境界を有して厚さが切り替わるように形成されているバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーである。さらに、可撓部の薄肉部と厚肉部の肉厚の比が、1.0:1.5から1.0:3.0であるバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーである。
【0009】
本発明の可撓部の薄肉部と厚肉部の肉厚の比はダンパーの大きさやゴム状弾性体の強度等にも依存するが、1.0:1.5から1.0:3.0の範囲が好ましい。薄肉部の肉厚1.0に対して厚肉部の肉厚が1.5よりも小さいと厚さの変化がダンパーとしてのバネ定数の変化に現れず、また3.0よりも大きいと薄肉部と厚肉部の引張り応力の差が大きく現れてしまい、振幅が大きくなっても薄肉部しか可動せずバネ定数の変化に現れない。
【0010】
本発明の可撓部は、攪拌部を中心として同心円周上の肉厚が等しく形成されており、薄肉部は肉厚が薄いためバネ定数が小さく、また厚肉部は肉厚が厚いためバネ定数が大きい。さらに同心円周上の可撓部の肉厚を等しく形成したことにより、蓋と平行方向に振動が加えられ、攪拌部が蓋と平行方向に移動した場合に、その減衰特性を可撓部の全方向で均一にすることができる。
本発明の肉厚の構成は、攪拌部周辺で薄く筒状部周辺で厚くなるように形成され、またその厚さの変化は、連続的にあるいは段階的に変わるものでも、または境界を有して厚さが切り替わるものでもどちらでもかまわない。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、図を示しながら本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの構成について説明する。
図1〜図4は、それぞれ本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの実施態様の断面図である。
本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーは、容器1が、攪拌部3と、筒状部8と、該両部を繋ぐゴム状弾性体からなる可撓部9とにより構成され、更に可撓部9は、薄肉部6と厚肉部7とから構成されている。粘性流体2を容器に充填して蓋5で密閉して本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーを得る。被支持体10から突起したシャフト4が容器1の攪拌部3に挿入され、外部振動が発生した時に可撓部9が変形して攪拌部3が粘性流体2を攪拌動作をすることで粘性抵抗を受け、被支持体に防振効果を与えている。蓋5の構造は、図では単体構造であるが、複合構造でもかまわない。
【0012】
図1の実施態様は、可撓部9の内周、すなわち攪拌部3の周辺に薄肉部6が形成され、そして薄肉部6の外周に厚肉部7が形成されている。図2の実施態様は、可撓部9の内周、すなわち攪拌部3の周辺に薄肉部6が形成され、そして薄肉部aの外周が筒状部8に向けて肉厚b,c,dが段階的に変化して形成されている。肉厚はa<b<c<dの関係になっている。図3の実施態様では、攪拌部3の周辺の薄肉部aと境界Aを有して厚さが切り替わり、その外周b,c,dの肉厚変化が筒状部に向けて連続して厚くなるように変化している。さらに図4に示す実施態様では、可撓部9の内周、すなわち攪拌部3の周辺に薄肉部6、そしてその外周に境界Aを有して厚さが切り替わり厚肉部7が形成されている。この薄肉部6および厚肉部7の厚さは変化せずに、それぞれ一定の厚さとなっている。
【0013】
本発明の各部材に用いられる素材について説明する。
本発明の筒状部8は、剛性のある素材が好ましく、硬質樹脂、金属等が挙げられる。
本発明の可撓部9は、ゴム状弾性体が好ましく、公知の合成ゴム、熱可塑性エラストマーから適宜選択される。例えば、合成ゴムはスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム等が挙げられ、熱可塑性エラストマーはスチレン系、オレフィン系、ウレタン系、エステル系、塩化ビニル系等が挙げられる。筒状部に熱可塑性硬質樹脂を用いて可撓部に熱可塑性エラストマーを用いた場合は、熱融着による2色成形が可能となる。
本発明の蓋5は、剛性のある素材又はゴム状弾性体の単体材料でも、両者の組合せによる複合材料でもかまわない。
【0014】
【実施例1】
硬度30°(JIS K6253 タイプA)の熱可塑性スチレン系エラストマーであるゴム状弾性体からなる可撓部9及び攪拌部3と、熱可塑性硬質樹脂からなる筒状部8から構成される容器1内に粘性流体2を充填し、熱可塑性硬質樹脂からなる蓋5によって密封してバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーを得た。粘性流体2には、回転粘度120万csのシリコーングリスを用いた。ここで、可撓部9を構成する薄肉部6の肉厚は0.25mm、厚肉部7の肉厚は0.5mmであり、攪拌部3の周囲に薄肉部6が設けられ、更に薄肉部6の外周に厚肉部7が設けられている。
【0015】
【実施例2】
可撓部9を構成する薄肉部6の肉厚は0.25mm、厚肉部7の肉厚は0.38mmであり、攪拌部3の周囲に薄肉部6が設けられ、更に薄肉部6の外周に厚肉部7が設けられ、他は実施例1と同じ構成である、実施例2のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーを得た。
【0016】
【実施例3】
可撓部9を構成する薄肉部6の肉厚は0.25mm、厚肉部7の肉厚は0.75mmであり、攪拌部3の周囲に薄肉部6が設けられ、更に薄肉部6の外周に厚肉部7が設けられ、他は実施例1と同じ構成である、実施例3のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーを得た。
【0017】
【比較例1】
可撓部9の肉厚は0.3mmと一定にした。他の構成は実施例1と同じとし比較例1の粘性流体封入式ダンパーを得た。
【0018】
以上の実施例1〜3及び比較例1のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの防振効果を次の試験方法で評価し、その結果を表1に示す。図6に示すように、被支持体10から4本の剛体のシャフト4が突起していて、このシャフト4を4個の粘性流体封入式ダンパー11に挿入し下面から被支持体を支持し、また4本の引張りコイルスプリング12でフレーム13から吊るして被支持体を支持している。この粘性流体封入式ダンパー11およびフレーム13は加振テーブル14上に固定されている。
【表1】
【0019】
加振テーブル14を上下方向に一定加速度で周波数8〜200Hzの範囲で振動させ、被支持体10への振動伝達率を測定することによって防振効果を評価した。共振倍率は共振周波数において加振テーブルからの振動入力加速度a1に対し被支持体からの振動出力加速度a2を測定し、20Log(a2/a1)の関係式で換算し、また100Hzの振動伝達率も同様に求めた。
比較例1の可撓部9の肉厚が一定のものに対して実施例1〜3は、振幅の大きい共振点付近において厚肉部7も可動したことによるバネ定数上昇の影響を受け、共振倍率の低下が確認された。また防振領域である高周波数域(100Hz付近)において、薄肉部6が主に可動したことによって比較例1に対して同等の振動伝達率を保っており、以上から実施例1〜3は優れた振動減衰効果が認められた。
【0020】
【発明の効果】
本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーは、可撓部の肉厚を攪拌部周辺で薄く、筒状部周辺で厚くなるように変化を持たせることで、低周波数域から高周波数域まで広い周波数域で大きい減衰効果を持ち、且つ被支持体の共振周波数での共振倍率を抑えることができた。同心円周上の可撓部の肉厚を等しく形成したことにより、蓋と平行方向に振動が加えられ、攪拌部が蓋と平行方向に移動した場合に、その減衰特性を可撓部の全方向で均一にすることができる。さらに実際の機器に使用する場合は、共振点付近での音飛び、誤動作の発生を防止する効果が期待され、また、振幅の小さい高周波数では内部の粘性流体の流動抵抗により減衰効果を発揮することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの断面図
【図2】本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの断面図
【図3】本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの断面図
【図4】本発明のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパーの断面図
【図5】従来の粘性流体封入式ダンパーの断面図
【図6】振動伝達試験装置を示す模式図
【符号の説明】
1 容器
2 粘性流体
3 攪拌部
4 シャフト
5 蓋
6 薄肉部
7 厚肉部
8 筒状部
9 可撓部
10 被支持体
11 粘性流体封入式ダンパー
12 コイルスプリング
13 フレーム
14 加振テーブル
A 境界
Claims (4)
- 攪拌部と、筒状部と、該攪拌部と該筒状部を繋ぐゴム状弾性体からなる可撓部とにより構成される容器と、蓋とにより粘性流体が封入され、外部からの振動に対し該攪拌部が該粘性流体中を移動することで生じる粘性抵抗により振動減衰をおこなうダンパーにおいて、可撓部の肉厚が、攪拌部周辺で薄く、筒状部周辺で厚くなるように形成され、且つ同心円周上の可撓部の肉厚が等しく形成されていることを特徴とするバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパー。
- 可撓部の肉厚が、攪拌部から筒状部に向けて連続してあるいは段階的に変化するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパー。
- 可撓部の肉厚が、攪拌部から筒状部に向けて境界を有して厚さが切り替わるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパー。
- 可撓部の薄肉部と厚肉部の肉厚の比が、1.0:1.5から1.0:3.0であることを特徴とする請求項1、2、3のうちの1に記載のバネ定数可変型粘性流体封入式ダンパー。
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-
1999
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