JP4884357B2 - 吸収性被覆体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば振動によって又は衝撃によって生成された構造物の動的変形を低減又は除去さえする働きをする吸収性被覆体に関する。
より具体的には、本発明の吸収性被覆体は、回転翼飛行機内に取り付けるためのものであることが好ましい。具体的には、この吸収性被覆体は、機室の壁に設置されると、壁の耐用年数を増加させ、機室の騒音を低減させるためにその動的変形を減衰する。
必然的には、本発明は、この具体的なアプリケーションに限定されず、本体の動的変形を低減することが望ましいときはいつでもすべての他のアプリケーションのために用いられることができる。例えば洗濯機の壁の上にこの吸収性被覆体を用いることが考えられよう。そのデザインによって、このタイプの家庭用電化製品が高レベルの振動を受けるからである。

第１の周知のシステムは、構造物の上に配置される１個構成のエラストマー板によって構成される。次いで、このエラストマーの制動力は、構造物の機械的に力を加えられる方法に関係なく、具体的には熱の形でエネルギーを散逸させることによって構造物の動的変形を軽減する。

それにもかかわらず、第１のシステムの有効性は、構造物の発振がエラストマーの中でのみ小さな運動をもたらすので、限定される。従って、このエラストマー板の中でのエネルギー散逸は小さい。

この第１のシステムを改善するためには、第２のシステムを用いることが通例の方法である。この第２のシステムは、粘着性拘束エラストマー、すなわち金属製支持体の上にあらかじめ接着されたその上部を有するエラストマーを備える。次いで、この上部と反対側のエラストマー板の底部は、構造物の上に固定される。

振動によって生成される動的変形、例えば構造物の屈曲の間、この上面は金属製構造物によって保持される。追加の制限をもたらすこの条件により、上述の状況より大きなエラストマーの内側の内部応力の状態を有する。従って、エラストマー板の中で散逸される振動エネルギーの量は増加される。

実際には、この第２のシステムは第１のシステムより良い効率を与える。それにもかかわらず、多量の振動エネルギーが散逸される必要があるアプリケーションには、まだ不十分であることが分かる。

仏国特許第２８７０３０８号は、第３の抑動器システムについて開示している。

構造物の上に固定されたこの吸収性被覆体には、散逸メッシュパターンを有する弾性材料からできた吸収性層が設けられる。弾性材料の上に配置されたパターンは、複数の結節点及び複数の散逸要素によって構成される。

この吸収性層の弾性材料が、まず第１に構造物から離れて散逸要素を保持する結節点によって引き起こされるレバーアーム効果によって変形され、第２に幾何学的効果によって応力をやはり増幅させる間に結節点によって伝達される応力を取り込み弾性材料全体にそれらを広める散逸要素によって変形されるので、吸収性層の中で散逸されたエネルギーの量は大きい。

このシステムは極めて効率的であるが、この吸収性層は、無視できずかつ特定のアプリケーションでは面倒になり得る質量をもたらす。

本発明の目的は、比較的軽く、構造物の動的変形を著しく減衰させることを可能にする吸収性被覆体又はコーティングを提供することである。

本発明によると、高制動力を示し、構造物に固定される吸収性被覆体は、複数の散逸するもの又は散逸要素と、複数の結節点と、によって構成される散逸メッシュパターンを備え、各結節点は構造物に固定される下端部を有する。この被覆体は、散逸要素と構造物の間に空間を作り出すために結節点の下端部が散逸要素に対して突出し、この吸収性被覆体には前記空間に配置される主吸収性要素が設けられ、これら主吸収性要素は、まず第１に散逸要素の底面に固定され、第２に構造物に固定される点で注目に値する。

散逸メッシュパターンの工業製造物は、メッシュ（従ってこれら結節点及び要素）が例えばプラスチック材料等変形可能な材料の単一の塊を構成する単一部品として機械加工又は成形されると、極めて容易に作製される。

同様に、構造物の上に吸収性被覆体を取り付けることを容易にするためには、結節点の下端部で接触面、すなわち構造物と接触する表面が接着性材料で覆われることが好ましい。

次いで、この散逸要素は、結節点を介して単にそこに固定される構造物から離隔配置される。

従って、この構造物の動的変形は、結節点の差動移動を伴う。次いで、散逸要素は、力を加えられ、それらの形状を変更する効果を有する。

このように、これら要素がかなりのせん断力によって力を加えられるので、主吸収性要素の内側等のエネルギー散逸の量は大きい。

この主吸収性要素は、まず第１に、構造物と主吸収性要素の界面を通って直接に、第２に、散逸要素を支持する結節点によって形成されたレバーアーム効果によって倍加される散逸要素自体の移動を介した間接的方法で、主吸収性要素と散逸要素の間の界面で構造物変形の影響を受ける。

従って、散逸要素は構造物の変形を増幅し、主吸収性要素に増幅された変形を伝達する。従って、これら主吸収性要素は構造物によって及び散逸要素によって力を加えられ、それによってそれら作用が最適化される。

従って、力を加えられることによって、この主吸収性要素は構造物が当初受ける変形を減衰する。同様に、散逸要素は、構造物が変形すると、主吸収性要素に力を加えることによって前記減衰の際の活動に関与する。

有利には、これら散逸要素は、剛性であり、プラスチック材料を含む材料群の一部を形成する材料から作製される。次いで、これら散逸要素は、これらが壊れやすくないことを確実にするために弾性的変形範囲の中で用いるような大きさにされる。

対照的に、これら主吸収性要素は、弾性的で、エラストマーを含む材料群の一部を形成する材料から作製される。これら主吸収性要素は、散逸要素と比べて吸収エネルギー、例えば振動エネルギーに対する高い能力を有する。従って、これら主吸収性要素は少なくとも１０°の大きな損失角を有する。ここで損失角は、当分野の技術者にはよく知られており、材料が吸収することができるエネルギーの測度である。

次いで、主吸収性要素の中のエネルギー散逸が最大化され、それによって被覆体に無視できない制動力を与える。さらに、減衰を実行する弾性材料の量は、最小化され、それによって被覆体を同様に軽くする。

このために、これら散逸要素及び主吸収性要素は形状が同一であり、各散逸要素は主吸収性要素をその全体の長さにわたって覆う。

さらに、場合により被覆体の制動力を増加させるために、散逸要素によって主吸収性要素に伝達された応力が、幾何学的効果によって増幅される。次いで、有利には、少なくとも１個の散逸要素が散逸楕円の形を有し、各楕円は楕円の円周とその長軸との交点に配置される２個の結節点に連結される。その長軸に沿った楕円の小さな量の変形は、その短軸に沿うより大きな量の変形をもたらす。従って、この楕円形の散逸要素に固定される主吸収性要素の中で散逸される力は最大化される。

この態様では、理想は、主吸収性要素として作用する複数の吸収性楕円から作製される被覆体を得ることであり、各吸収性楕円は散逸要素として作用する散逸楕円により覆われる。次いで、これらの吸収性楕円及び散逸楕円が、各吸収性楕円の長軸及び短軸が各散逸楕円の長軸及び短軸で覆われた状態で形状が同一であることが好ましい。

第１の実施形態では、この散逸メッシュは、繰返し正方形パターン、すなわち４個の結節点及び５個の散逸要素を有するパターンを有する。

第２の実施形態では、この散逸メッシュは、３個の結節点及び３個の散逸要素が設けられた繰返し三角形パターンを有する。

有利には、第２の実施形態では、この散逸メッシュは、３個の結節点分画によって相互接続された３個の半楕円からそれぞれ作製された複数の三角形部を有し、半楕円はその長軸に沿って半分に切断された楕円形の要素に対応する。これは、散逸メッシュを構築するために複数の三角形部を並べて配置するために十分である。次いで、この散逸メッシュの構築は、単一部品を成形又は機械加工する効果的な代替を構成する。

三角形部の各半楕円が三角形部の外側に凹面を示すことが好ましい。

同様に、各結節点分画が結節点の１／６に対応し６０°の扇形を占める場合、このメッシュは最適化される。より正確には、この分画は、ただの６０°の扇形を占めるために軸方向に切断された円筒形に対応する。

これらの実施形態の変形態様では、吸収性被覆体は副吸収性要素を備え、各副吸収性要素は散逸要素の上面に配置され、その全体の長さを覆うようにする。各副吸収性要素はそれが覆う散逸要素と形状が同一であることが好ましい。さらに、各副吸収性要素は散逸要素の上面に固定され、前記上面は主吸収性要素に固定されるその底面から反対側にある。

例えばエラストマーから作製される副吸収性要素は、エネルギー散逸を改善する働きをする。関連する結節点の移動によって形成される散逸要素の変形は、それを覆う副吸収性要素の中で力を生成する。この被覆の有効性はそれによって増加される。

最後に、この被覆体を完全に最適化させるために、各副吸収性要素は粘着性拘束を受ける。従って、本発明の被覆体は剛性被覆板を備え、次いで、副吸収性要素は散逸要素と前記剛性被覆板の間に配置される。

本発明及びその利点は、実例として添付図面を参照して与えられた実施形態の以下の説明からより細部にわたっていると思われる。

複数の異なった図の中に存在する要素は、それぞれの図中で同じ参照符号が与えられる。

図１は、構造物２の上に配置された本発明の吸収性被覆体１の断面図である。

吸収性被覆体１は、剛性の材料から作製される複数の散逸するもの又は散逸要素３と複数の結節点４とを有する散逸メッシュパターンを備え、両方は例えばプラスチック材料によって構成される群から選択される。

次いで、散逸要素３は、その自由端部に配置される２個の結節点に固定される。さらに、結節点４の下端部４’は散逸要素から突出し、構造物２に固定される。組立を容易にするために、これら下端部４’の接触面は接着性材料で覆われる。

従って、散逸要素３は、空間５がこのようにして構造物２と各散逸要素３の間に作り出された状態で構造物２から離隔配置される。次いで、この吸収性被覆体１には、複数の主吸収性要素６が設けられ、各主吸収性要素６は、空間５の中に配置され、まず第１に構造物２に固定され、第２に散逸要素３の底面３’に固定される。

これら主吸収性要素６は、弾力性があり、例えばエラストマーを含む材料群から選択される。従って、これら主吸収性要素は少なくとも１０°の大きな損失角を示す。

例えば振動により構造物２が変形すると、散逸メッシュの結節点４は移動する。従って、散逸要素３もまた、この吸収性要素と比較して比較的剛性であるので、変形する。結節点の移動がそれらの高さに関連するレバーアーム効果により増幅されることに気づかれるであろう。次いで、構造物２が曲がる場合、結節点４の下端部４’間の距離は、散逸要素３に連結された上端部４”間の距離より小さく又は大きくなる。従って、この現象は、被覆体１の制動力を改善する働きをする。

散逸要素３が変形する状態で、各主吸収性要素６は、散逸要素３及び構造物２の両方に固定される限り、構造物２に実質的に平行なせん断力を受ける。従って、吸収性要素は、構造物によって伝達されるエネルギーの大部分を散逸し、それによって被覆体１に高い制動力をもたらす。

散逸を最大化するためには、散逸要素３がやはり主吸収性要素６を覆う状態で散逸要素３及び吸収性要素６が同一の形状及び寸法であることが有利である。

図１で示す本発明の変形態様では、被覆体の散逸力のさらなる増加を予想することが可能である。これは、その重量においては不利であるが、ニーズに応じて極めて有用である場合がある。

次いで、吸収性被覆体１は、場合により吸収性板を構成する副吸収性要素７を有する。

次いで、各副吸収性要素７は、少なくとも１０°の大きな損出角を有することにより散逸要素と比較してエネルギーを吸収する高い能力を与える弾性材料から作製され、散逸要素３の上面に配置され、その全体の区域を散逸要素３の長手方向に沿ってそれで覆うようにする。従って、図１を参照すると、各副吸収性要素７は散逸要素３の上面３”に固定され、上面３”はその底面３’と反対側にかつその底面３’に平行にある。

さらに、有利には、副吸収性要素７及び散逸要素３は同一の形状及び同一の寸法からなる。各副吸収性要素７は、結節点４の上端部４”に固定された吸収性スタッド７’に固定されることができる。

従って、副吸収性要素７及びスタッド７’を有するアッセンブリは、結節点４及び散逸要素３を有するアッセンブリの上に置かれ、そこへ固定される。

結果として、構造物２の移動の影響の下での散逸要素の変形が、それと関連する主吸収性要素６の中だけでなく、副吸収性要素７の中でも力を生成する。これによって、被覆体の制動力が増加される。

この制動力は、副吸収性要素７が粘着性拘束される、すなわち粘着性拘束を受けるとき、最大化されることができる。次いで、従って、被覆体１は、副吸収性要素７が、まず第１に散逸要素３と被覆板８の間に配置され、第２に散逸要素３及び被覆板８に固定された状態で副吸収性要素７を有する剛性被覆板８を備える。

図２を参照すると、有利には、これら散逸要素は楕円形であるが、しかしながら本発明の範囲を越えない場合、必要に応じてそれらはすべての他の形（バー又はロッド、ひし形あるいはダイアモンド形）を有することができる。

次いで、楕円形の散逸要素３は、２個の結節点４Ａ、４Ｂと結び付けられる。結節点４Ａ、４Ｂは、楕円形の円周１３と長軸１１との交点に配置される。

機能的な観点からすると、構造物２が、あらゆる応力（牽引、屈曲等）モードの下で振動の影響で変形されると、結節点４Ａ、４Ｂは移動する。結節点４Ａ、４Ｂのこの移動の影響により、散逸要素３の形状が変更される。短縮及び伸長によって、楕円形の散逸要素３は主吸収性要素６及び副吸収性要素７で構成される弾性材料の増幅された変形を引き起こすことが以下で説明される。

形状が楕円であることにより、長軸１１の長さの小さな減少は、短軸１２の長さの大きな増加をもたらす。従って、長軸１１に沿った楕円の上の低レベルの応力は、強く増幅され、短軸１２の大きな変形をもたらす。散逸メッシュの中で楕円の数によって増加させられるこの効果は、この発明の被覆体に高い制動力をもたらす。

図３を参照して説明する第１の実施形態では、この散逸メッシュは、繰返しの正方形パターンを有する。

この正方形パターンは、正方形の角及び辺をそれぞれ占める４個の結節点４及び４個の散逸要素７を有する。さらに、第５の散逸要素７が正方形の対角線の１つに沿って配置される。

図４で示す第２の実施形態では、この散逸メッシュの繰返しパターンは三角形である。次いで、３個の結節点４及び３個の散逸要素７が三角形の角及び辺をそれぞれ占める。

構造物にかかる応力のレベルに応じて、それら２つの実施形態の一方又は他方が好ましい。

図５及び図６は、第２の実施形態の好ましい変形態様のそれぞれ等角図及び分解図である。

この散逸メッシュは、繰返しの三角形パターンを有する。さらに、それは、３個の結節点分画２２によって相互連結される３個の半楕円２１がそれぞれ設けられる三角形部２０から構築される。

各半楕円２１はその長軸に沿って半分に切断された楕円形に対応する。各半楕円形２１がその凹面が前記三角形の外側にある状態で凹面形であることに気づかれるであろう。

さらに、結節点４は円筒形である。従って、それらは６個の同一の結節点分画２２を有し、各分画は６０°の扇形を占める。

さらに正確には、図６を参照すると、この被覆体は、３個の簡便のために散逸楕円と呼ばれる半楕円が設けられる第１の三角形部２０’を有し、各散逸楕円は散逸要素３の半分から構成され、半楕円は結節点分画２２によって対で連結される。

さらに、それは３個の主吸収性半楕円が設けられた第２の三角形部２０”を有し、各吸収性半楕円は主吸収性要素４の半分を構成する。次いで、各主吸収性半楕円は、構造物２、第１の三角形部２１’の散逸半楕円、及び２個の結節点分画２２に固定される。

最後に、この被覆体は、３個の副吸収性半楕円が備えられた第３の三角形部２０”’を有し、各副吸収性半楕円は副吸収性要素の半分を構成する。次いで、各副吸収性半楕円は、被覆板８、第１の三角形部２０’の散逸半楕円、及び２個の結節点分画２２に固定される。

必然的には、本発明はその実施に関する多数の変形形態に従う。いくつかの実施形態が上述されたが、全ての可能な実施形態を余すところなく特定することが有り得ないことが容易に理解されよう。本発明の範囲を越えることなく均等な手段によって説明されるすべての手段で代用されることを必然的に想像することが可能である。

吸収性被覆体又はコーティングが設けられた構造物の断片的な断面図である。 楕円の形をした散逸要素の図である。 第１の実施形態での散逸メッシュの平面図である。 第２の実施形態での散逸メッシュの平面図である。 第２の実施形態の好ましい変形態様の散逸メッシュの等角図である。 吸収性被覆体の一部の概略分解図である。

Claims (20)

1. 高い制動力を有し、構造物（２）の上に固定され、複数の散逸要素（３）と、前記構造物（２）に固定されるその下端部（４’）をそれぞれ有する複数の結節点（４）と、から構成される散逸メッシュを備える吸収性被覆体（１）であって、
   前記結節点の前記下端部（４’）は、前記散逸要素（３）と前記構造物（２）の間に空間（５）を残すために前記散逸要素（３）から突出し、
   前記吸収性被覆体（１）は、前記空間（５）に配置された主吸収性要素（６）を備え、前記主吸収性要素（６）のそれぞれは、まず第１に前記散逸要素（３）の底面（３’）に固定され、第２に前記構造物（２）に固定され、
   前記吸収性被覆体（１）は、副吸収性要素（７）を備え、各副吸収性要素（７）は、散逸要素（３）の上面にその全体の長さにわたってそれを覆うために配置される、
   吸収性被覆体（１）。
2. 前記散逸要素（３）は、前記吸収性要素に対して剛性であり、プラスチック材料を含む群の一部を形成する材料から作製されることを特徴とする、
   請求項１に記載の被覆体。
3. 前記散逸要素（３）は、それらの弾性変形範囲内で用いられることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の被覆体。
4. 前記主吸収性要素（６）は、弾性的であり、エラストマーを含む材料群の一部を形成する材料から作製されることを特徴とする、
   請求項１から３の何れか一項に記載の被覆体。
5. 前記主吸収性要素（６）は、前記散逸要素に対し高いエネルギー吸収能力を有することを特徴とする、
   請求項１から４の何れか一項に記載の被覆体。
6. 前記主吸収性要素（６）は、少なくとも１０°の損失角を有することを特徴とする、
   請求項１から５の何れか一項に記載の被覆体。
7. 前記散逸要素（３）及び前記主吸収性要素（６）は、形状が同一であり、各散逸要素（３）が主吸収性要素（６）をその全体の長さにわたって覆うことを特徴とする、
   請求項１から６の何れか一項に記載の被覆体。
8. 前記下端部（４’）の接触面は、接着性材料の中に覆われることを特徴とする、
   請求項１から７の何れか一項に記載の被覆体。
9. 前記散逸メッシュは、繰返し正方形パターンを有することを特徴とする、
   請求項１から８の何れか一項に記載の被覆体。
10. 前記散逸メッシュは、繰返し三角形パターンを有することを特徴とする、
    請求項１から８の何れか一項に記載の被覆体。
11. 少なくとも１個の散逸要素（３）は、楕円であることを特徴とする、
    請求項１から１０の何れか一項に記載の被覆体。
12. 前記楕円は、その円周（１３）とその長軸（１１）との交点に配置された２個の結節点（４、４Ａ、４Ｂ）に固定されることを特徴とする、
    請求項１１に記載の被覆体。
13. 前記散逸メッシュは、繰返し三角形パターンを有するとともに、３個の結節点分画（２２）によって相互連結された３個の半楕円（２１）がそれぞれ設けられた三角形部（２０、２０’、２０”、２０”’）を有し、各半楕円（２１）がその長軸に沿って半分に切断された楕円に対応することを特徴とする、
    請求項１１又は１２に記載の被覆体。
14. 三角形部（２０、２０’、２０”、２０”’）の前記各半楕円（２１）が前記三角形部（２０、２０’、２０”、２０”’）の外側に凹面を示すことを特徴とする、
    請求項１３に記載の被覆体。
15. 各結節点分画（２２）は、結節点の１／６に対応し６０°の扇形を占めることを特徴とする、
    請求項１３又は１４に記載の被覆体。
16. 各副吸収性要素（７）は、散逸要素（３）の上面（３”）に固定され、前記上面（３”）は、前記主吸収性要素（６）に固定された底面（３’）から反対側にあることを特徴とする、
    請求項１から１５の何れか一項に記載の被覆体。
17. 各副吸収性要素（７）は、少なくとも１０°の大きな損失角を有することによって前記散逸要素に比べてエネルギー吸収のための高い能力をそれにもたらす弾性材料から作製されることを特徴とする、
    請求項１から１６の何れか一項に記載の被覆体。
18. 剛性被覆板（８）を備え、次いで前記副吸収性要素（７）が前記散逸要素（３）と前記剛性被覆板（８）の間に配置されることを特徴とする、
    請求項１から１７の何れか一項に記載の被覆体。
19. 前記散逸メッシュは、単一の塊の変形可能な材料から単一の部品として機械加工されることを特徴とする、
    請求項１から１８の何れか一項に記載の被覆体。
20. 前記散逸メッシュは、単一部品として一塊の変形可能な材料の成形によって得られることを特徴とする、
    請求項１から１９の何れか一項に記載の被覆体。

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