JP4721151B2 - 振動を減衰させる方法およびデバイスを取り付ける方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１の前提部による、振動を減衰させるためのデバイスに関する。
【０００２】
本発明はさらに、請求項７の前提部による、デバイスを構築するための方法に関する。
【０００３】
（発明の背景）
振動ダンパは、種々の構造物における共振振動および共振ノイズを減衰するための振動数同調共振ダンパと呼ばれる種類のものである。
【０００４】
この種の振動減衰デバイスは公知であり、この振動減衰デバイスは、マス（ｍａｓｓ）が相シフトした運動により振動面または振動体における振動を相殺するために、弾性的に懸架されたマスまたは振動本体を使用する。このような振動減衰デバイスの一例は、例えば、米国特許第５，１８０，１４７号による出願人自身の発明である。この特許は、非常に良好な振動減衰特性を有するが、振動体および減衰要素の両方が囲まれる封入保持部を必要とする。この保持部はスペースを必要とし、製造コストにマイナスの影響を与える。別の公知の技術は、減衰要素に対してマスを加硫することであるが、これは時間がかかり、かつコストのかかる付着方法である。
【０００５】
種々の振動分離弾性要素がまた公知である。この振動分離弾性要素は、固定プレートへの取り付けおよび振動生成ユニット（例えば、エンジンまたはコンプレッサ）への取り付けのための固定手段を示す。しかしこれらは、振動生成体に対する相シフトを伴って振動するように意図される分離回転体を有さない。
【０００６】
（発明の要旨）
本発明の目的は、振動数同調共振ダンパ種の振動減衰デバイスを得ることである。このデバイスは、製造および組立てが簡単であり、かつ簡単な方法で種々の減衰特性のための大きさにされ得る。
【０００７】
さらなる目的は、種々の異なる用途に使用可能な標準的な要素を得ることである。従って、これはコスト効率の解決策となる。
【０００８】
上記目的は、それぞれ請求項１および請求項７の特徴部によって特徴付けられた本発明による共振ダンパおよび方法によって得られる。
【０００９】
本発明は、図面を参照して実施形態のいくつかの例により、より詳細に以下に説明される。
【００１０】
（好適な実施形態）
主として図１、２および３を参照して、本発明による共振ダンパの設計が最初に記載される。共振ダンパは、少なくとも２つの主要部、１つまたは複数（示される例では４つ）の弾性減衰要素１〜４、およびさらに振動体５またはマスを含んでいる。減衰要素１〜４は、高度に弾性であり、すなわち、高品位の弾性材料（例えば、天然ゴムＳＢＲ、シリコンゴム）で設計される。一方、振動体５は、本質的に非弾性（すなわち、極めて形状が不変の材料）で、比較的に高い密度を有する材料（例えば、スチールまたは他の材料）で設計される。振動体は、示される例では、塊状（すなわち、固体材料）で設計され、箱型形状（すなわち、平角を有する角と平行に配管される形状）であり、その側面は、相互に平行であり、かつ、対となって互いに面している。しかしながら、振動体は、全く異なる形状を有し、半端構造を有し得る。振動体は、減衰要素の数に対応する数であるリセス６、７、８、９を備え、好ましくは、以下により詳細に記載される方法で減衰要素の部分を収容することを意図する、貫通ホールまたは穴として設計される。示される例では、共振ダンパは、アセンブリプレート１０の形状の固定要素を含み、アセンブリプレート１０は、さらに、複数のリセス１１〜１４を備えて設計される。リセス１１〜１４は、減衰要素の数に対応しており、示される例では、貫通ホールまたは穴である。固定プレート内の減衰要素１〜４のための固定ホールから離れて、固定プレートを振動する表面に対抗して固定するために順に配置された固定ホール１５、１６、１７、１８があり、その表面の振動は、減衰される。図２には、ネジ１９、２０の形状の固定要素、およびまた点線とともに示された固定表面２１を概略的に示す。しかしながら、固定プレート１０は、削除され、かつ、振動面上へ直接のアセンブリによって置き換えられ得、この振動表面は、例えば、プレートであり得、固定ホール１１〜１４とともに提供される。プレートは、振動体を支持する交差状の梁（ｂｅａｍ）、または、振動体を上方、側方、または下方に、支持する別の構造よって置き換えられ得る。
【００１１】
減衰要素１〜４は、第１の保持手段を示しており、本明細書でグリッピング手段２２と呼ばれるフォームグリップ手段を含んでいる。このグリッピング手段２２は、減衰要素を振動面、示される例では、固定プレート１０を通して保持している。さらに、各減衰要素は、フォームグリップ手段を含む第２の固定手段を示している。本明細書では、このフォームグリップ手段を保持手段２３と呼んでいる。この保持手段２３は、振動体をそれぞれの減衰要素にて維持している。両方の保持手段は、減衰要素の周りに延びている。示される例では、対称軸または長手軸２４の周りに回転対称になっている。保持手段２２、２３は、本質的にＵ字状の断面を有し、好ましくは、２つ１組になって対向する放射面２５、２６、および２７、２８をそれぞれ形成する直線の端部を有するリング状の溝を形成し、各溝では、本質的に円柱状の底部面２９、３０が存在する。あるいは、第１の保持手段２２は、振動体５と相互作用するように配置され得、これに伴い、第２の保持手段２３は、固定プレート１０と相互作用するように配置される。
【００１２】
図２および図３に示され得るように、固定要素１０および振動体５の双方は、フォームグリップと相互作用し、振動体を固定プレート（すなわち、振動面２１）に保持するための減衰要素の保持手段２２、２３間で相互作用するように配置された保持手段３１、３２を示している。固定プレートの保持手段３１は、各ホール１１〜１４の円周端部によって形成される。この円周端部は、減衰要素の溝内の底部面２９と接触するように意図された、本質的に円柱状表面３３を形成し、さらに、互いに離れて面した放射表面３４、３５と相互に平行であり、端部表面２５、２６と相互作用するように意図され、この端部表面２５、２６は、減衰要素の溝内で互いに面している。
【００１３】
同様にして、全ホール７における振動体５の一部分は、リング状の接合部を形成する。この接合部は、グリッピング手段３２を、ホール７の本質的に円柱状のエンベロープ壁３６から接合するフランジの形態で形成する。このようにすることで、このグリッピング手段は、さらに、グリッピング手段２３内の減衰要素の端部表面２７、２８、３０と相互作用する端部表面を形成する。好ましくは、振動体のリング状のフランジ３２は、それらが減衰要素の対応するグリッピング手段２３を完全に満たす程度の大きさとされ、したがって、同様にして必要な大きさとされる。したがって、振動体のフランジ３２は、２つの放射状表面３７、３８を示し、それらは、互いに離れて面しており、互いに面している減衰要素の放射状表面２７、２８と接触し、放射状表面２７と相互作用している。一方、フランジのリング状の凹状円柱形表面５５は、対応する凸状円柱状表面、すなわち、減衰要素内の溝の底部面３０と相互作用する。
【００１４】
減衰要素は、円錐形のエンベロープ表面４０を有する本質的に円錐形のヘッド３９示す。先端を切った円錐の形状において、ヘッド３９は、以下により詳細に記載される共振ダンパのアセンブリを容易にする。示された例において平面である（しかし、他の形状でもあり得る）、形成された端部表面４１は、振動体５のホール１１〜１４および接合フランジ３２をそれぞれ組み立てるときに通る、端部の断面寸法または直径より少ない、または少なくとも越えない、断面寸法または直径を有するべきである。この目的のため、減衰要素１〜４は、固定プレート１０のグリッピング手段３１と振動体のグリッピング手段３２との間の部分内に先端を切った円錐の形状を有する付加的な円錐面４２に提供される。円錐面４２の上方には、円柱状部分４３が配置されている。
【００１５】
また振動体におけるホール６〜９は、円筒状部４５に遷移する円錐状部４４を有するが、振動体の放射方向の振動運動を実質的に可能にする中間スペース４６を生成するために、減衰要素内の対応する部分よりもわずかに大きい直径を示す。
【００１６】
振動体は、衝撃を与えることなく（すなわち、固定プレートと接触して）振動体の振動運動を可能にするために、中間スペース４７において固定プレート１０で支持されるように配置される。
【００１７】
上述の円筒形および円錐形中間スペース４６によって、長手軸または対称軸２４に対して実質的に放射状に振動する振幅を有する所定の自由度の運動を生成し、その振幅は、通常対応する方向において中間スペースの寸法を越える。振動面の極端な運動（例えば自動車のチョック）は、振動体の「下部接触」を生じ、その結果大きな振幅となる傾向がある振幅の著しい減衰および相殺を生じ、それにより振動体と固定プレートとの間の直接的な金属接触の危険を相殺する。同調された振動ダンパは、振動の主方向を示す両頭矢印２１’を参照すると、振動源の表面２１に実質的に平行な方向の振動を減衰するように配置される。このため、減衰要素１〜４は、振動の方向２１’に交差する長手軸２４に関して配置される。これらの要素は、長手軸２４に対して実質的に１８０°で紙面両側に示される。減衰要素１〜４の弾性および振動体５のマスによって、振動の反対方向および振動の実質的な方向に実質的に平行な方向（すなわち、これらの方向は、減衰要素の長手軸２４に交差する方向または減衰要素の長手軸２４に対して１８０°の方向（両頭矢印５’を参照））における位相がシフトされた振動をもたらす。従って減衰要素１〜４が曲げられ、保持手段２３、３２によるものではなく、通常、減衰要素と他に直接接触することなくこの運動に対して十分な遊び（ｐｌａｙ）を可能にするように形成される。
【００１８】
固定プレートの内側では、リング形状のフランジ４８の形状における減衰要素１〜４の足部を示す。この足部は、固定プレートのホールよりも大きい直径を有し、従って、リング形状のリセスの形状において減衰要素のグリッピング手段２２の形成の可能性を有する。示された例では、内側に面した減衰要素のキャビティ４９を示し、減衰要素の足部に向かって開いており、従って、減衰要素のベース面５１において開口部５０を形成する（この例では実質的に平面で示す）。この例で示されたキャビティ４９は、実質的に円筒形状を示し、より詳細には、異なる直径を有する２つの円筒形壁部（ｐａｒｔｙ）５２、５３を有する。減衰要素１〜４の断面領域の寸法を選択することによって、これにより減衰要素は、所望の振動減衰特性を獲得するために、減衰要素内の材料の選択と共に所望の振動数範囲に同調され得る。
【００１９】
キャビティ４９は、このように減衰特性の影響を受けるために、アセンブリの間またはその後で、所望の材料の同調コア６５によってはめ込まれ得る。
【００２０】
アセンブリ前の同調コア６５の例を図４に示し、アセンブルされた状態を図５に示す。同調コアは、キャビティ４９へのはめ込みに適合する（しかし、完全にははめ込まれない）形状を有し、振動の間、減衰要素の変形に影響を与える適切な硬さに選択される。例えば、様々な硬さのコアはダンパに含まれる所定の減衰要素によって選択され得る。この硬さは、減衰要素の材料よりも軟らかい材料から減衰要素よりも硬い材料まで変動し得る。コアおよび減衰要素もまた様々な硬さのテストキット内に含まれ得、例えば、カラーコード（全体のコアおよび減衰要素等）が設けられ得る。
【００２１】
図６〜図１０は、示された例に従って共振ダンパをアセンブルする方法を示す。ここで当該取り付けにおける最終アセンブリの前に、アセンブリは固定プレート上で行われる。専用アセンブリ治具５６はアセンブリのために使用され、図６に最良に示される。治具はピン５８を有するプレート５７から構成され、このピンはプレートから突出し振動体５の凹部６〜９の総数および位置に対応する総数および位置に配列される。ピンは減衰要素のキャビティ４９に嵌合するように寸法決定される。下部に接触させるために、従ってタップはキャビティの深さを越える長さを有する。
【００２２】
図７を参照すると、アセンブリは、減衰要素１〜４をピン５８〜６１に適合させることによって始められる。ツール５６は、アセンブリマット１０に押し付けられ、アセンブリマット１０のホール１１〜１４にピンを奥へ向けられる。これにより、減衰要素は、減衰要素の変形によってこれらのグリップ手段２２が固定プレート１０の端部３１と直接合わせられるまでホールに押し付けられる。このようにして、減衰要素は、固定プレート１０に固定される。
【００２３】
アセンブリのこの第１の工程は、好適には、取り付けプレート５６および固定プレート１０をこれら自体の固定物に保持する（上述したように、一緒に押し付けることを達成するように一方を他方に移動させる）ことにより、生産的に実行される。
【００２４】
アセンブリの以下の工程は、減衰要素１〜４に振動体５を取り付ける工程からなる。これは、原理的に、振動体を備えるための、第１の工程と統合される工程にて行われ、振動体および固定プレート１０は、最終状態にて得られる互いからの一定の距離に保持される。アセンブリはまた、明瞭になるように図面に示された個々の工程で行われる。これにより、振動体５は、減衰要素と共に動かされ、アセンブリツール５６は、減衰要素を振動体のリセス６〜９に押し付けるための必要な圧力を生み出すために保持され、用いられる。図９は、減衰要素のグリップ手段２３が振動体のフランジ３２との相互作用の状態になると生じる振動体の所定の位置の減衰要素を示す。
【００２５】
アセンブリが完了すると、ツールが移動され、組み立てられた共振ダンパ（図１０参照）は、固定要素１９，２０および間隔要素６１，６１（図２参照）によって固定プレート１０を振動面２１に固定することにより、最終的なアセンブリの準備が為される。
【００２６】
図１１〜図１３は、原理的に、上述された方法と同一のアセンブリの方法を示すが、特定のアセンブリプレートが用いられないことが異なっている。次いで、以前のように、減衰要素は、アセンブリツール５６のピン５８〜６１に滑り込まされ、次いで、ツールにより、減衰要素が振動体５にリセス６〜９を介して押し付けられる。以前の方法と比較される差異は、減衰要素のグリップ手段２３が振動体のリセスから突出するように動かされながら、振動体のグリップ手段２３と接触し、相互作用されるのではなく、減衰要素がリセスを介して、その要素のグリップ手段２２の反対側から押し付けられ、最終的な用途の固定面（すなわち、振動面、または、振動面と接触して固定される固定面のどちらか）に作られたホールに備え付けられた後のアセンブリの準備状態であることである。適切に、アセンブリツール５６は、固定プレート１０のアセンブリの場合と同様に、最終的なアセンブリの間に用いられる。
【００２７】
図１４〜図１７は、取り付けツールを押し付けることが各減衰要素上のストラップ６２を引くことに取って代わる別のアセンブリの方法を示す。この場合において、減衰要素は、減衰要素のヘッドに直接に接触する統合された引っ張り用ストラップ６２を有する一部材において、適切に製造され、適切に僅かに円錐状である。
【００２８】
図１４は、減衰要素１〜４、固定プレート１０および振動体５が分離している最初の位置を示し、図１５は、固定プレート１０を介して引っ張られる減衰要素を示す。これは、固体プレートのリセス１１〜１４を介して引っ張り用ストラップ６２を最初に移動することによって行われ、次いで、引っ張り用ストラップは握られ、上記要素は、減衰要素のグリップ手段２２がリセス１１〜１４の固定プレート１０の複数の端部（ｅｄｇｅ ｐａｒｔｙ）と相互作用するまで、引かれる（図１５参照）。この後、減衰要素の引っ張り用ストラップ６２は振動体のリセスを通して移動され、リセスの反対側に接触する場合に、ストラップが手動またはツールのどちらかによって引っ張られ、その結果、減衰要素のリセス２３が振動体５のグリップ手段３２と相互作用するように動かされる。アセンブリの後、引っ張り用ストラップは、振動体の外部に適切に水平にされたカッティングツール（図示せず）によって切り取られる。
【００２９】
図１８〜図２１は、互いから離れて向き合う引っ張り用ストラップ６２、６４となる、離れて互いに向き合う２つの円錐面４０、６３を有する別の減衰要素を示す。減衰要素は、ここで、固定プレート１０と振動体５との間に固定され、個々のリセスを通して引っ張られる（すなわち、固定プレートのリセス１１〜１４を通る一方の引っ張り用ストラップ６２、振動体５のリセス６〜９を通る減衰要素１〜４の他方の引っ張り用ストラップ６４）。以前の例と類似した方法で、減衰要素のグリップ手段の両方は、固定プレートのグリップ手段および振動体のリセスのグリップ手段と接触し、相互作用する。最後に、ストラップ両方は、離れて向き合う固定プレートの側部およびそれぞれに離れて向き合う振動体の側部と水平に切り取られる。
【００３０】
本発明は、上述の説明および図面に示された実施形態の例に限定されないが、特許請求の範囲の範囲内で変形し得る。例えば、引っ張り用ストラップの実施形態は、個別の固定プレートを用いずに適切に用いられる。同じダンパの減衰要素であるが、異なる硬さの減衰要素１〜４を組み合わせ、異なる硬さの同調コアも組み合わせることにより、ダンパは、振動数の広い範囲に微細同調され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、第１の実施形態における本発明による共振ダンパの上面図である。
【図２】 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った共振ダンパの図である。
【図３】 図３は、図２の図の部分拡大図である。
【図４】 図４は、組み立てられていない同調コアを示す図３に対応する部分図である。
【図５】 図５は、組み立てられた同調コアを示す。
【図６】 図６は、実施形態の第１の例による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図７】 図７は、実施形態の第１の例による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図８】 図８は、実施形態の第１の例による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図９】 図９は、実施形態の第１の例による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は、実施形態の第１の例による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１１】 図１１は、特定の固定プレートが使用されない共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１２】 図１２は、特定の固定プレートが使用されない共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１３】 図１３は、特定の固定プレートが使用されない共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１４】 図１４は、本発明による代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１５】 図１５は、本発明による代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１６】 図１６は、本発明による代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１７】 図１７は、本発明による代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１８】 図１８は、本発明によるさらに別の代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図１９】 図１９は、本発明によるさらに別の代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図２０】 図２０は、本発明によるさらに別の代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。
【図２１】 図２１は、本発明によるさらに別の代替の方法による共振ダンパの組立ての種々の段階を示す斜視図である。

Claims (11)

1. 振動数同調共振ダンパ種の振動面（２１）の振動を減衰させるデバイスであって、該デバイスは、一組の対称軸（２４）を有する１つ以上の弾性減衰要素（１〜４）と、該減衰要素によって支持された振動体（５）とを備え、
   該減衰要素と該振動体とはともに、選択された振動数範囲内の該振動面の該振動を減衰するように同調されており、
   該振動面の該振動によって該振動体は、該振動面の該振動の運動に応答して該減衰要素の該対称軸に垂直な方向に振動し、これにより、該振動面の該振動を相殺する力が生じ、
   該デバイスは、該振動面（２１）において該減衰要素を保持する第１の保持手段（２２、３１）と、該減衰要素において該振動体を保持する第２の保持手段（２３、３２）とを有し、
   該第１の保持手段（２２、３１）は、該減衰要素（１〜４）と、該振動面（２１）または介在固定要素（１０）との間のフォームグリップのための相互に協働する第１のフォームグリップ手段であって、該介在固定要素（１０）は該振動面に固定した状態で取り付けられている、第１のフォームグリップ手段を備え、
   該第２の保持手段（２３、３２）は、該減衰要素と該振動体との間のフォームグリップのための相互に協働する第２のフォームグリップ手段を備え、
   該第１のフォームグリップ手段および該第２のフォームグリップ手段はともに、振動を伝搬するグリップ面（２５〜３０、３３〜３５）を有するリセスを備え、
   少なくとも１つの減衰要素（１〜４）は、該減衰要素の基準面（５１）に開口部（５０）を形成する内部へと向かうキャビティ（４９）を有し、
   該少なくとも１つの減衰要素は、該減衰要素の断面積の寸法の選択と、該減衰要素の材料の選択との組み合わせによって所望の振動数範囲に同調され得、任意で、適切な硬度を有する同調コア（６５）を該キャビティに挿入することを特徴とする、デバイス。
2. 前記キャビティは、実質的に円柱状の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記キャビティは、直径の異なる２つの円柱部分（５２、５３）を有することを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記第１のグリップ手段（２２）の前記リセス（１１〜１４）は、前記振動面（２１）または前記介在固定要素（１０）に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記第２のグリップ手段（２３）の前記リセス（６〜９）は、前記振動体（５）に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記リセス（６〜９、１１〜１４）は、前記少なくとも１つの減衰要素（１〜４）が延びる貫通穴を含むことを特徴とする、請求項４または５に記載のデバイス。
7. 前記介在固定要素（１０）の穴（１１〜１４）は、前記少なくとも１つの減衰要素にある第１の溝と接するように配置された境界エッジ（３１）を有し、かつ、該境界エッジおよび該第１の溝は、前記第１のフォームグリップ手段の前記グリップ面を形成することを特徴とする、請求項４に記載のデバイス。
8. 前記振動体（５）の穴は、前記少なくとも１つの減衰要素にある第２の溝と接するように配置された少なくとも１つのフランジ（３２）を有し、かつ、該フランジおよび該第２の溝は、前記第２のフォームグリップ手段の前記グリップ面を形成することを特徴とする、請求項５に記載のデバイス。
9. 前記少なくとも１つの減衰要素（１〜４）は円錐面（４０、４２）を有し、これにより、構築された際に、前記境界エッジ（３１）および前記フランジ（３２）の両方の通過を可能にすることを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。
10. 前記リセス（６〜９）と前記少なくとも１つの減衰要素（１〜４）との間に中間スペース（４６）が配置されており、該中間スペースは、減衰されるべき前記振動の最大振幅を越えるような寸法であることを特徴とする、請求項５または６に記載のデバイス。
11. 前記少なくとも１つの減衰要素（１〜４）と、対応するリセス（６〜９）とは協働して、例えば、主要な振幅の衝撃などによる運動を吸収するように配置されている円錐面（４０、４２）を有することを特徴とする、請求項１０に記載のデバイス。

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