JP7049024B1

JP7049024B1 - 防振構造体

Info

Publication number: JP7049024B1
Application number: JP2021196045A
Authority: JP
Inventors: 国隆新谷; 海須藤
Original assignee: Nature Architects Inc
Current assignee: Nature Architects Inc
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2041-08-30
Also published as: JP2023035771A

Abstract

【課題】センサとアクチュエータと制御回路を用いずに加振部から受振部に伝達される振動を低減可能な防振構造体を提供する。【解決手段】防振構造体は、一端が加振部に直接にまたは第１支持部を介して繋がる第１梁部と、一端が受振部に直接にまたは第２支持部を介して繋がると共に他端が第１梁部の他端に節点部を介して繋がる第２梁部とを備え、節点部は、加振部の第１位置と受振部の第２位置とを通る軸線の軸線方向において、第１梁部の一端および第２梁部の一端に対して第１位置側または第２位置側に位置し、加振部の並進変位と、加振部の並進変位に伴う節点部の並進変位と、により励起される節点部の回転変位は、防振構造体の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の周波数で反共振を呈する。【選択図】図１

Description

本開示は、防振構造体に関する。

従来、板状部材の表面に複数個の圧電素子アクチュエータを配置すると共に、板状部材の表面の複数個の圧電素子アクチュエータに挟まれる位置に少なくとも１個の圧電素子センサを配置し、制御回路により、板状部材の振動を抑制するように、圧電素子センサの出力電圧に基づいて複数個の圧電素子アクチュエータの作動をフィードバック制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０２０－１０６０８０号公報

上述の装置では、板状部材の振動を抑制するために、少なくとも１個の圧電素子センサと複数個の圧電素子アクチュエータと制御回路とを用いる必要がある。このため、これらを用いることなく、加振部から受振部に伝達される振動を低減可能な防振構造体を提供することが求められている。

本開示の一態様によれば、
加振部から受振部に伝達される振動を低減可能な防振構造体であって、
一端が前記加振部に直接にまたは第１支持部を介して繋がる第１梁部と、
一端が前記受振部に直接にまたは第２支持部を介して繋がると共に他端が前記第１梁部の他端に節点部を介して繋がる第２梁部と、
を備え、
前記節点部は、前記加振部の第１位置と前記受振部の第２位置とを通る軸線の軸線方向において、前記第１梁部の前記一端および前記第２梁部の前記一端に対して前記第１位置側または前記第２位置側に位置し、
前記加振部の並進変位と、前記加振部の並進変位に伴う前記節点部の並進変位と、により励起される前記節点部の回転変位は、前記防振構造体の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の周波数で反共振を呈する、
防振構造体が提供される。

本開示の他の特徴事項および利点は、例示的且つ非網羅的に与えられている以下の説明および添付図面から理解することができる。

実施例の防振構造体２０の外観斜視図である。実施例の防振構造体２０の正面図である。実施例の防振構造体２０の動作を示す図である。実施例の防振構造体２０の周波数特性の一例を示す説明図である。実施例の防振構造体２０の動作を示す図である。比較例の防振構造体２０Ｂの外観斜視図である。比較例の防振構造体２０Ｂの正面図である。比較例の防振構造体２０Ｂの周波数特性の一例を示す説明図である。比較例の防振構造体２０Ｃの外観斜視図である。比較例の防振構造体２０Ｄの外観斜視図である。比較例の防振構造体２０Ｅの外観斜視図である。実施例や比較例の防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの周波数特性の一例を示す説明図である。実施例や比較例の防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの各部の寸法を示す説明図である。変形例の防振構造体１２０の外観斜視図である。変形例の防振構造体２２０の外観斜視図である。変形例の防振構造体３２０の外観斜視図である。変形例の防振構造体４２０の外観斜視図である。変形例の防振構造体５２０の外観斜視図である。変形例の防振構造体６２０の外観斜視図である。変形例の防振構造体７２０の外観斜視図である。

次に、本開示を実施するための形態について実施例を用いて説明する。

図１は、本開示の一実施例としての防振構造体２０の外観斜視図であり、図２は、防振構造体２０の正面図である。実施例において、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、上下方向（Ｚ軸方向）は、図１や図２に示した通りである。また、防振構造体２０の重心を通る上下方向の直線を軸線Ｌｚといい、防振構造体２０の重心（軸線Ｌｚ）を含むＸＹ平面、ＹＺ平面、ＸＺ平面をそれぞれ所定平面Ｐｘｙ，Ｐｙｚ，Ｐｘｚという。なお、防振構造体２０の配置は、図１や図２の向きに限定されるものではない。

実施例の防振構造体２０は、例えば、樹脂材料やゴム材料の射出成形、ブロー成形、押出し成形、３Ｄ印刷や、金属材料の鋳造、鍛造、プレス、切削、押出し成形、３Ｄ印刷などにより一体成形された一体成形部材として構成されている。この防振構造体２０は、図１や図２に示すように、加振部材としてのマウント部材１０の下面に固定されると共に受振部材としてのベース部材１２の上面に固定される。したがって、マウント部材１０は、防振構造体２０を介してベース部材１２により支持される。

防振構造体２０は、図１や図２に示すように、第１軸部（第１支持部）２４と、第２軸部（第２支持部）２６と、２個の防振部３０とを備える。この防振構造体２０は、所定平面Ｐｙｚ（図２参照）および所定平面Ｐｘｚ（図示省略）に対して互いに鏡像（面対称）となるように、且つ、第１軸部２４と第２軸部２６と２個の防振部３０との奥行き（前後方向における長さ）が一定となるように形成されている。

第１軸部２４および第２軸部２６は、それぞれ、軸線Ｌｚに沿って上下方向に延在する直方体状に形成されている。また、第１軸部２４および第２軸部２６は、互いに上下方向に間隔をおいて並ぶように配置されている。第１軸部２４の上端は、マウント部材１０の下面に固定され、第２軸部２６の下端は、ベース部材１２の上面に固定される。以下、マウント部材１０における防振構造体２０（第１軸部２４）による被固定部を「加振部１０ａ」といい、ベース部材１２における防振構造体２０（第２軸部２６）による被固定部を「受振部１２ａ」という。上述したように、防振構造体２０が定平面Ｐｙｚ，Ｐｘｚに対して互いに鏡像となるように形成され、且つ、第１軸部２４および第２軸部２６が直方体状であることから、加振部１０ａおよび受振部１２ａは何れも矩形状となり、且つ、加振部１０ａおよび受振部１２ａの中心を軸線Ｌｚが通る。実施例では、加振部１０ａにおける軸線Ｌｚが通る位置が「第１位置」に該当し、受振部１２ａにおける軸線Ｌｚが通る位置が「第２位置」に該当する。

２個の防振部３０は、それぞれ、第１梁部３２と、第２梁部３４とを有する。第１梁部３２は、直線状に延在するように形成されており、第１梁部３２の一端は、第１軸部２４の下端２４ａに繋がっている。第２梁部３４は、直線状に延在するように形成されており、第２梁部３４の一端は、第２軸部２６の上端２６ａに繋がっており、第２梁部３４の他端は、第１梁部３２の他端に節点部３６を介して繋がっている。節点部３６は、図示上下方向において、第１梁部３２の一端（第１軸部２４の下端２４ａ）および第２梁部３４の一端（第２軸部２６の上端２６ａ）に対して上側（マウント部材１０側）に位置する。したがって、第１梁部３２と軸線Ｌｚの下向き方向（第２軸部２６側）とのなす角度θａは、鈍角となり、且つ、第２梁部３４と軸線Ｌｚの下向き方向とのなす角度θｂは、角度θａよりも大きい鈍角となり、節点部３６を介して第１梁部３２と第２梁部３４とのなす角度θｃは、角度θｂから角度θａを減じた角度に等しい鋭角となる。

図３は、実施例の防振構造体２０の動作を示す図である。実施例の防振構造体２０では、図３（Ａ）に示すように、加振部１０ａに軸線Ｌｚに沿った下向き方向の力Ｆｖが生じて加振部１０ａおよび第１軸部２４に並進変位Ｄｖが生じると、図３（Ｂ）に示すように、第１軸部２４（下端２４ａ）の並進変位Ｄｖにより節点部３６の並進変位Ｄｔが生じ（第０関係性）、次いで、図３（Ｃ）に示すように、第１軸部２４（下端２４ａ）の並進変位Ｄｖおよび節点部３６の並進変位Ｄｔにより節点部３６の回転変位Ｄｒが生じる（第１関係性）。続いて、図３（Ｄ）に示すように、節点部３６の並進変位Ｄｔおよび回転変位Ｄｒにより第１梁部３２および第２梁部３４に曲げ力Ｆｂ１，Ｆｂ２が生じ（第２関係性）、これらの第１梁部３２および第２梁部３４の曲げ力Ｆｂ１，Ｆｂ２と釣り合うように、図３（Ｅ）に示すように、第１梁部３２および第２梁部３４の軸力Ｆａ１，Ｆａ２が生じる（第３関係性）。そして、図３（Ｆ）に示すように、第１梁部３２および第２梁部３４の軸力Ｆａ１，Ｆａ２により受振部１２ａに反力Ｆｒが生じる（第４関係性）。

ここで、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖは、マウント部材１０や防振構造体２０を含む系全体の剛性や慣性により定まる。第０関係性において、第１梁部３２が（ほぼ）伸縮しないことから、節点部３６の並進変位Ｄｔは、第１軸部２４（下端２４ａ）の並進変位Ｄｖにより幾何的に定まる。第１関係性において、節点部３６の回転変位Ｄｒは、節点部３６のモーメントの釣合により定まる。そして、この時点で、第１梁部３２および第２梁部３４の全ての変位が定まる。第２関係性において、第１梁部３２および第２梁部３４の曲げ力Ｆｂ１，Ｆｂ２は、第１梁部３２および第２梁部３４の剛性および質量と、節点部３６の並進変位Ｄｔおよび回転変位Ｄｒとにより定まる。第３関係性において、第１梁部３２および第２梁部３４の軸力Ｆａ１，Ｆａ２は、節点部３６における力の釣合により定まる。そして、この時点で、第１梁部３２および第２梁部３４の変形により発現する全ての力が定まる。なお、本来、第１梁部３２および第２梁部３４の軸力Ｆａ１，Ｆａ２が変わると、節点部３６の並進変位Ｄｔも変わるはずである。しかし、実施例では、第１梁部３２および第２梁部３４の軸剛性が大きく、これらの微小な軸方向の並進変位によりこれらの軸力が定まり、これらの軸力Ｆａ１，Ｆａ２が若干変わった程度では、節点部３６の変位（並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒ）がほとんど変わらずに、第０関係性および第１関係性により定まる節点部３６の変位には影響がないとみなすことができるものとした。第４関係性において、受振部１２ａの反力Ｆｒは、受振部１２ａにおける力の釣合により定まる。

図４は、実施例の防振構造体２０の周波数特性の一例を示す説明図である。図４中、横軸（線形軸）は、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆである。上側の図の縦軸（対数軸）は、節点部３６の並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒの各絶対値であり、下側の図の縦軸（対数軸）は、受振部１２ａの反力Ｆｒの絶対値や、受振部１２ａの反力Ｆｒにおける軸力Ｆａ１，Ｆａ２や曲げ力Ｆｂ１，Ｆｂ２の寄与分（以下、「軸力起因反力Ｆｒａ」や「曲げ力起因反力Ｆｒｂ」という）の各絶対値である。節点部３６の並進変位Ｄｔについては、「任意の周波数における節点部３６の並進変位Ｄｔ」を、「当該周波数における第１軸部２４の並進変位Ｄｖ」と「０Ｈｚにおける節点部３６の並進変位Ｄｔ」との積で除して、「０Ｈｚにおける第１軸部２４の並進変位Ｄｖ」を乗じて規格化した。したがって、節点部３６の並進変位Ｄｔの絶対値は、０Ｈｚのときに対して、第１軸部２４の並進変位Ｄｖに対する節点部３６の並進変位Ｄｔが増幅されたか抑制されたかを意味する。節点部３６の回転変位Ｄｒについては、節点部３６の並進変位Ｄｔと同様に規格化した。受振部１２ａの反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａ、曲げ力起因反力Ｆｒｂについては、加振部１０ａの力Ｆｖに対する値（伝達率）とした。したがって、受振部１２ａの反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａ、曲げ力起因反力Ｆｒｂの各絶対値は、加振部１０ａの力Ｆｖに対して増幅されたか抑制されたかを意味する。発明者らは、防振構造体２０についての解析により図４の周波数特性を得た。

図４から、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆが値ｆ１で、受振部１２ａの反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａ、曲げ力起因反力Ｆｒｂとの各絶対値が共振を呈し（極大となり）、周波数ｆが値ｆ１よりも高い値ｆ２で、曲げ力起因反力Ｆｒｂの絶対値が反共振を呈し（極小となり）、周波数ｆが値ｆ２よりも高い値ｆ３で、受振部１２ａの反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａの各絶対値が反共振を呈することが解る。また、周波数ｆが値ｆ３よりも高い値ｆ４で、節点部３６の回転変位Ｄｒが反共振を呈し、周波数ｆが値ｆ４よりも高い値ｆ６で、節点部３６の並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒの各絶対値や、受振部１２ａの反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａ、曲げ力起因反力Ｆｒｂの各絶対値が共振を呈することも解る。即ち、防振構造体２０では、周波数ｆが値ｆ１および値ｆ６で防振構造体２０（受振部１２ａの反力Ｆｒ）がそれぞれ１次共振および２次共振を呈し、周波数ｆが値ｆ４で節点部３６の回転変位Ｄｒが反共振を呈し、周波数ｆが値ｆ３で防振構造体２０（受振部１２ａの反力Ｆｒ）が反共振を呈することが解る。これにより、防振構造体２０では、周波数ｆが値ｆ３付近のときに、加振部１０ａから受振部１２ａに伝達される振動を十分に低減することができる。

ここで、周波数ｆの低い側から高い側に見て、値ｆ１を境界として、加振部１０ａの力Ｆｖの向きに対する、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きが切り替わり、これに伴って、節点部３６の並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒの向き、受振部１２ａの反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａ、曲げ力起因反力Ｆｒｂの向きが切り替わる。また、値ｆ２を境界として、第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きに対する曲げ力起因反力Ｆｒｂの向きが切り替わり、値ｆ３を境界として、第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きに対する反力Ｆｒや軸力起因反力Ｆｒａの向きが切り替わる。さらに、値ｆ４を境界として、第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きに対する節点部３６の回転変位Ｄｒの向きが切り替わり、値ｆ６を境界として、第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きに対する節点部３６の回転変位Ｄｒの向きが切り替わる。

次に、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆが値ｆ１よりも低い０Ｈｚのときと、値ｆ４よりも高く且つ値ｆ６よりも低い値ｆ５のときと、の防振構造体２０の動作の詳細について説明する。上述の図３は、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆが０Ｈｚのときの防振構造体２０の動作を示す図であり、図５は、この周波数ｆが値ｆ５のときの防振構造体２０の動作を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、周波数ｆが０Ｈｚのときには、加振部１０ａの力Ｆｖと加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖと同一向きであるのに対し、図５（Ａ）に示すように、周波数ｆが値ｆ５のときには、加振部１０ａの力Ｆｖと加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖとが互いに逆向きとなる。また、図３（Ｂ）および図５（Ｂ）に示すように、第０関係性において、周波数ｆに拘わらずに、第１軸部２４（下端２４ａ）の並進変位Ｄｖにより節点部３６の並進変位Ｄｔが定まる。さらに、図３（Ｃ）および図５（Ｃ）に示すように、第１関係性において、周波数ｆが０Ｈｚのときと値ｆ５のときとで、節点部３６の並進変位Ｄｔの向きに対する節点部３６の回転変位Ｄｒの向きが切り替わっている。これは、周波数ｆが高くなるにつれて、節点部３６の回転変位Ｄｒにおける第１梁部３２および第２梁部３４の慣性の寄与が剛性の寄与に対して大きくなり、第１梁部３２および第２梁部３４の質量移動を大きくするように節点部３６の回転変位Ｄｒが励起されやすくなるためである。

加えて、図３（Ｄ）および図５（Ｄ）に示すように、第２関係性において、周波数ｆが０Ｈｚのときと値ｆ５のときとで、第１軸部２４の並進変位Ｄｖに対する第１梁部３２および第２梁部３４の曲げ力Ｆｂ１，Ｆｂ２の向きが切り替わっている。また、図３（Ｅ）および図５（Ｅ）に示すように、第３関係性において、周波数ｆが０Ｈｚのときと値ｆ５のときとで、第１軸部２４の並進変位Ｄｖに対する第１梁部３２および第２梁部３４の軸力Ｆａ１，Ｆａ２の向きが切り替わっている。さらに、図３（Ｆ）および図５（Ｆ）に示すように、第４関係性において、周波数ｆが０Ｈｚのときと値ｆ５のときとで、第１軸部２４の並進変位Ｄｖに対する受振部１２ａの反力Ｆｒの向きが切り替わっている。このように、周波数ｆが０Ｈｚのときと値ｆ５のときとで、第１軸部２４の並進変位Ｄｖに対する受振部１２ａの反力Ｆｒの向きが異なるから、０Ｈｚと値ｆ５との間の或る周波数で、受振部１２ａの反力Ｆｒが反共振を呈することが解る。

図６は、比較例の防振構造体２０Ｂの外観斜視図であり、図７は、防振構造体２０Ｂの正面図である。図６および図７は、それぞれ、図１および図２に対応する。比較例の防振構造体２０Ｂは、図６および図７に示すように、実施例の防振構造体２０よりも角度θａを小さくして且つ角度θｃを大きくした点で、防振構造体２０とは異なる。図８は、防振構造体２０Ｂの周波数特性の一例を示す説明図である。図８中、横軸（線形軸）は、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆであり、縦軸（対数軸）は、節点部３６の並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒ、受振部１２ａの反力Ｆｒの各絶対値である。発明者らは、防振構造体２０Ｂについての解析により図８の周波数特性を得た。

図８から、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆが値ｆ１１で、受振部１２ａの反力Ｆｒの絶対値が共振を呈し（極大となり）、周波数ｆが値ｆ１１よりも高い値ｆ１２で、節点部３６の並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒの各絶対値や受振部１２ａの反力Ｆｒの各絶対値が共振を呈し、周波数ｆが値ｆ１２よりも高い値ｆ１３で、節点部３６の回転変位Ｄｒが反共振を呈することが解る。即ち、防振構造体２０Ｂでは、周波数ｆが値ｆ１１および値ｆ１２で防振構造体２０Ｂ（受振部１２ａの反力Ｆｒ）が１次共振および２次共振を呈し、周波数ｆが値ｆ１３で節点部３６の回転変位Ｄｒが反共振を呈し、何れの周波数でも、防振構造体２０Ｂが反共振を呈しないことが解る。

ここで、周波数ｆの低い側から高い側に見て、値ｆ１１を境界として、加振部１０ａの力Ｆｖの向きに対する、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きが切り替わり、これに伴って、節点部３６の並進変位Ｄｔや回転変位Ｄｒの向き、受振部１２ａの反力Ｆｒの向きが切り替わる。また、値ｆ１２を境界として、第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きに対する回転変位Ｄｒの向きが切り替わり、値ｆ１３を境界として、第１軸部２４の並進変位Ｄｖの向きに対する回転変位Ｄｒの向きが切り替わる。

図４および図８から以下のことが解る。図４に示したように、節点部３６の回転変位Ｄｒが、防振構造体２０の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲（図４の「ｆ１＜ｆ＜ｆ６」の範囲）内の第１周波数（値ｆ４）で反共振を呈する場合、防振構造体２０がこの周波数範囲内の第２周波数（値ｆ３）で反共振を呈する。これに対して、図８に示したように、節点部３６の回転変位Ｄｒが防振構造体２０Ｂの１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲（図８の「ｆ１１＜ｆ＜ｆ１２」の範囲）内で反共振を呈さない場合、何れの周波数でも、防振構造体２０Ｂは反共振を呈さない。

上述したように、周波数ｆが高くなるにつれて、節点部３６の回転変位Ｄｒにおける第１梁部３２および第２梁部３４の慣性の寄与が剛性の寄与に対して大きくなり、第１梁部３２および第２梁部３４の質量移動を大きくするように節点部３６の回転変位Ｄｒが励起されやすくなるため、周波数がある閾値に達したときに、節点部３６の並進変位Ｄｔの向きに対する節点部３６の回転変位Ｄｒの向きが切り替わる。節点部３６の並進変位Ｄｔの向きに対する節点部３６の回転変位Ｄｒの向きが切り替わる周波数は第１梁部３２や第２梁部３４の各部寸法、剛性、質量、梁部同士が成す角度等によって定まるが、図２に示した実施例の防振構造体２０と図７に示した比較例の防振構造体２０Ｂとの対比においては、第１梁部３２や第２梁部３４がなす各角度θａ，θｃがこれに大きく寄与している。

図２に示した実施例の防振構造体２０では、図４に示すように、１次共振周波数と２次共振周波数との間の周波数ｆ４で節点部３６の回転変位Ｄｒが反共振を呈しているのに対し、第１梁部３２が成す角度θａを次第に小さくして角度θｃを次第に大きくするに連れて、節点部３６の回転変位Ｄｒが反共振を呈する周波数が次第に大きくなり、やがては２次共振周波数よりも大きくなることが、発明者らの解析により判明している。図７に示した比較例の防振構造体２０Ｂは、図２に示した実施例の防振構造体２０に比べて、節点部３６の回転変位Ｄｒが２次共振周波数ｆ１２よりも大きい周波数ｆ１３で反共振を呈するようになる程度まで角度θａが小さくかつ角度θｃが大きくなっているため、何れの周波数でも反力Ｆｒが反共振を呈さない。

発明者らは、実施例や比較例の防振構造体２０，２０Ｂ以外の防振構造体２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅについても検討した。図９～図１１は、比較例の防振構造体２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの外観斜視図である。図９の比較例の防振構造体２０Ｃは、各防振部３０Ｃの第１梁部３２と軸線Ｌｚの下向き方向（第２軸部２６側）とのなす角度θａ（図２参照）を鋭角とした点で、実施例の防振構造体２０とは異なる。したがって、実施例の防振構造体２０では、図示上下方向において、第１梁部３２の一端（第１軸部２４の下端２４ａ）および第２梁部３４の一端（第２軸部２６の上端２６ａ）に対して上側（マウント部材１０側）に節点部３６が位置するのに対し、比較例の防振構造体２０Ｃでは、図示上下方向において、第１梁部３２の一端と第２梁部３４の一端との間に節点部３６が位置する。図１０の比較例の防振構造体２０Ｄは、各防振部３０Ｄの第１梁部３２の他端と第２梁部３４の他端とを節点部３６に代えて連絡梁部３３を介して繋いだ点で、実施例の防振構造体２０とは異なる。図１１の比較例の防振構造体２０Ｅは、各防振部３０Ｅの第１梁部３２の他端と第２梁部３４の他端とを節点部３６に代えて連絡梁部３３を介して繋いだ点で、比較例の防振構造体２０Ｃとは異なる。

図１２は、実施例や比較例の防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの周波数特性の一例を示す説明図である。図１２中、横軸（線形軸）は、加振部１０ａおよび第１軸部２４の並進変位Ｄｖの周波数ｆであり、縦軸（対数軸）は、受振部１２ａの反力Ｆｒの絶対値である。発明者らは、防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅについての解析により図１２の周波数特性を得た。この解析では、防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅは、ヤング率が２００ＧＰａ、比重が７．８５、ポアソン比が０．３の材料（鉄相当）により一体成形されるものとした。また、防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅについて、各部の奥行きを１０ｍｍとし、第１梁部３２と第２梁部３４との厚さを０．５ｍｍとし、防振構造体２０Ｄ，２０Ｅについて、連絡梁部３３の厚さを０．５ｍｍとした。さらに、防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅについて、これら以外の寸法については、図１３のようにした。図１３は、実施例や比較例の防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅの各部の寸法を示す説明図である。図１３（Ａ）は防振構造体２０を示し、図１３（Ｂ）は防振構造体２０Ｃを示し、図１３（Ｃ）は防振構造体２０Ｄを示し、図１３（Ｄ）は防振構造体２０Ｅを示す。図１３（Ａ）～図１３（Ｄ）に示すように、防振構造体２０，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅについて、第１梁部３２の上下方向および左右方向における長さを１０ｍｍおよび３０ｍｍとし、第２梁部３４の上下方向および左右方向における長さを２０ｍｍおよび３０ｍｍとした。図１３（Ｃ）および図１３（Ｄ）に示すように、防振構造体２０Ｄ，２０Ｅについて、連絡梁部３３の長さを１０ｍｍとした。

図１２から、比較例の防振構造体２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅでは、何れの周波数でも反共振を呈さないのに対し、実施例の防振構造体２０では、周波数ｆが値ｆ２１で反共振を呈することが解る。防振構造体２０Ｃが反共振を呈さないのは、角度θａが鋭角であるために、第１軸部２４（下端２４ａ）の並進変位Ｄｖに伴って節点部３６の並進変位Ｄｔが生じたときに、第１梁部３２により節点部３６を回転させようとするモーメントと第２梁部３４により節点部３６を回転させようとするモーメントとが互いに逆向きになり、節点部３６の回転変位Ｄｒが励起されにくいためであると考えられる。防振構造体２０Ｄ，２０Ｅが反共振を呈さないのは、第１梁部３２と第２梁部３４とが連絡梁部３３を介して繋がっているために、第１軸部２４の並進変位Ｄｖに対する節点部３６の並進変位Ｄｔの自由度が高くなっており（幾何的に定まらずに）、節点部３６の回転変位Ｄｒが励起されにくいためであると考えられる。

以上説明した実施例の防振構造体２０では、第１梁部３２の一端が第１軸部２４の下端２４ａに繋がり、第２梁部３４の一端が第２軸部２６の上端２６ａに繋がり、第２梁部３４の他端が節点部３６を介して第１梁部３２の他端に繋がっている。そして、節点部３６が、上下方向において、第１梁部３２の一端および第２梁部３４の一端に対して上側（マウント部材１０側）に位置し、節点部３６の回転変位Ｄｒが、防振構造体２０の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の第１周波数で反共振を呈する。これにより、防振構造体２０が、この周波数範囲内の第２周波数で反共振を呈し、その第２周波数付近で加振部１０ａから受振部１２ａに伝達される振動を十分に低減することができる。発明者らは、このことを解析により確認した。

また、実施例の防振構造体２０では、樹脂材料やゴム材料、金属材料などにより一体成形された一体成形部材として構成されている。これにより、第１梁部３２と第２梁部３４との接合などが不要となるから、これらの接合による影響、例えば、防振構造体２０の周波数特性のバラツキなどが生じるのを回避することができる。

実施例では、図１や図２に示したように、防振構造体２０の各防振部３０において、第１梁部３２と第２梁部３４とが節点部３６を介して繋がっているものとした。ここで、節点部３６の形状については、特に限定されるものではなく、節点部３６であるとみなすことができる形状、具体的には、節点部３６の回転変位Ｄｒが防振構造体２０の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の第１周波数で反共振を呈し、防振構造体２０がこの周波数範囲内の第２周波数で反共振を呈する形状であればよい。例えば、図１４の変形例の防振構造体１２０の外観斜視図に示すように、防振構造体１２０の各防振部１３０において、第１梁部３２と第２梁部３４とが、図示上下方向に第１梁部３２および第２梁部３４に比して十分に短い長さ（例えば、第１梁部３２および第２梁部３４の上下方向における長さのうちの短い方の１／２以下や１／３以下など）で延在する節点部１３６を介して繋がっているものとしてもよい。

実施例では、図１や図２に示したように、防振構造体２０の２個の防振部３０は、それぞれ、第１梁部３２および第２梁部３４を有するものとした。しかし、図１５の変形例の防振構造体２２０の外観斜視図に示すように、防振構造体２２０の２個の防振部２３０は、それぞれ、第１梁部３２および第２梁部３４に加えて第３梁部３５を更に有するものとしてもよい。２個の防振部２３０において、２個の第３梁部３５の一端は、第１軸部２４の下端２４ａと第２軸部２６の上端２６ａとの上下方向における間で互いに繋がっており、２個の第３梁部３５の他端は、それぞれ対応する節点部３６を介して第１梁部３２の他端および第２梁部３４の他端に繋がっている。発明者らは、解析により、防振構造体２２０についても、防振構造体２０と同様に、節点部３６の回転変位Ｄｒが防振構造体２２０の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の第１周波数で反共振を呈し、防振構造体２２０（受振部１２ａの反力Ｆｒ）がこの周波数範囲内の第２周波数で反共振を呈することを確認した。

実施例では、図１や図２に示したように、防振構造体２０の２個の防振部３０において、第１梁部３２は、第１軸部２４を介して加振部１０ａに繋がり（固定され）、第２梁部３４は、第２軸部２６を介して受振部１２ａに繋がる（固定される）ものとした。しかし、第１梁部３２は、加振部１０ａに直接に繋がるものとしてもよいし、第２梁部３４は、受振部１２ａに直接に繋がるものとしてもよい。また、第１梁部３２は、第１軸部２４以外の剛体部としての第１塊部やトラス構造の第１トラス部を介して加振部１０ａに繋がるものとしてもよいし、第２梁部３４は、第２軸部２６以外の剛体部としての第２塊部や第２トラス部を介して受振部１２ａに繋がるものとしてもよい。例えば、図１６～図１８の変形例の防振構造体３２０，４２０，５２０の外観斜視図に示すような形状に形成されるものとしてもよい。

図１６の防振構造体３２０は、２個の防振部３０および第２軸部２６が２個の防振部３３０およびトラス部３４０に置き換えられた点で、図１の防振構造体２０とは異なる。防振構造体３２０は、防振構造体２０と同様に、所定平面Ｐｙｚ，Ｐｘｚに対して互いに鏡像となるように形成されている。防振構造体３２０の各防振部３３０において、第１梁部３２の一端は、第１軸部２４の下端２４ａに繋がっており、第２梁部３４の一端は、トラス部３４０に繋がっており、第２梁部３４の他端は、第１梁部３２の他端に節点部３６を介して繋がっている。トラス部３４０は、前側から見て二等辺三角形状に形成されており、底辺３４１と、一対の等辺３４２と、頂角に対応する頂点３４３と、一対の底角に対応する一対の頂点３４４とを有する。頂点３４３は、ベース部材１２の上面に固定され、一対の頂点３４４は、それぞれ対応する第２梁部３４の一端に繋がっている。この場合、ベース部材１２における頂点３４３による被固定部が受振部１２ａとなる。

図１７の防振構造体４２０は、２個の防振部３０および第２軸部２６が２個の防振部４３０および２個のトラス部４４０に置き換えられた点で、図１の防振構造体２０とは異なる。防振構造体４２０は、防振構造体２０と同様に、所定平面Ｐｙｚ，Ｐｘｚに対して互いに鏡像となるように形成されている。防振構造体４２０の各防振部４３０において、第１梁部３２の一端は、第１軸部２４の下端２４ａに繋がっており、第２梁部３４の一端は、トラス部４４０に繋がっており、第２梁部３４の他端は、第１梁部３２の他端に節点部３６を介して繋がっている。各トラス部４４０は、辺部４４１と、辺部４４２とを有する。辺部４４１は、第２梁部３４の一端から延出されて所定平面Ｐｙｚ（軸線Ｌｚ）に接近しながら下側に延在して軸線Ｌｚ近傍でベース部材１２の上面に固定される。辺部４４２は、第２梁部３４の一端から延出されて所定平面Ｐｙｚから離間しながら下側に延在してベース部材１２の上面に固定される。この場合、ベース部材１２における辺部４４１，４４２による被固定部が受振部１２ａとなる。そして、トラス部４４０は、辺部４４１と辺部４４２とベース部材１２とによりトラス構造を構成する。

図１８の防振構造体５２０は、２個の防振部３０および第２軸部２６が２個の防振部５３０および４個のトラス部５４０に置き換えられた点で、図１の防振構造体２０とは異なる。防振構造体５２０は、防振構造体２０と同様に、所定平面Ｐｙｚ，Ｐｘｚに対して互いに鏡像となるように形成されている。この防振構造体５２０では、各防振部５３０の前側および後側に１つずつのトラス部５４０を有する。防振構造体５２０の各防振部５３０において、第１梁部３２の一端は、対応する２つのトラス部５４０に繋がっており、第２梁部３４の一端は、第２軸部２６の上端２６ａに繋がっており、第２梁部３４の他端は、第１梁部３２の他端に節点部３６を介して繋がっている。各トラス部５４０は、辺部５４１と、辺部５４２とを有する。辺部５４１は、第１梁部３２の一端から前方または後方に延出されて所定平面Ｐｙｚ（軸線Ｌｚ）に接近しながら上側に延在して軸線Ｌｚ近傍でマウント部材１０の下面に固定される。辺部５４２は、第１梁部３２の一端から前方または後方に延出されて上側に延在してマウント部材１０の下面に固定される。この場合、マウント部材１０における辺部５４１，５４２による被固定部が加振部１０ａとなる。そして、トラス部５４０は、辺部５４１と辺部５４２とマウント部材１０とによりトラス構造を構成する。

発明者らは、解析により、防振構造体３２０についても、防振構造体２０と同様に、節点部３６の回転変位Ｄｒが防振構造体３２０の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の第１周波数で反共振を呈し、防振構造体３２０（受振部１２ａの反力Ｆｒ）がこの周波数範囲内の第２周波数で反共振を呈することを確認した。防振構造体４２０，５２０についても同様のことを確認した。

実施例や上述の変形例では、防振構造体２０の２個の防振部３０などにおいて、節点部３６は、図示上下方向において、第１梁部３２の一端および第２梁部３４の一端に対して上側（マウント部材１０側）に位置するものとした。しかし、節点部３６は、第１梁部３２の一端および第２梁部３４の一端に対して下側（ベース部材１２側）に位置するものとしてもよい。

実施例や上述の変形例では、防振構造体２０の２個の防振部３０などは、所定平面Ｐｙｚに対して互いに鏡像（面対称）となる形状に形成されるものとした。しかし、２個の防振部３０などは、所定平面Ｐｙｚに対して若干異なる形状、例えば、節点部３６と所定平面Ｐｙｚとの距離が若干異なる形状などに形成されるものとしてもよい。

実施例では、防振構造体２０は、所定平面Ｐｙｚに対して互いに鏡像（面対称）となるように形成されるものとした。言い換えれば、防振構造体２０は、所定平面Ｐｙｚに対して一方側（例えば右側）の防振部３０を、軸線Ｌｚの周りに１８０°の間隔をおいて回転対称となるように２個備えるものとした。しかし、図１９の変形例の防振構造体６２０の外観斜視図に示すように、防振構造体２０と同様の防振部３０を、軸線Ｌｚの周りに１２０°の間隔をおいて回転対称となるように３個備えるものとしてもよい。また、図２０の変形例の防振構造体７２０の外観斜視図に示すように、防振部３０を、軸線Ｌｚの周りに９０°の間隔をおいて回転対称となるように４個備えるものとしてもよい。さらに、防振部３０を軸線Ｌｚの周りに等間隔をおいて回転対称となるように５個以上備えるものとしてもよい。これらの場合、複数の防振部３０は、回転対称とは若干異なる形状、例えば、節点部３６と所定平面Ｐｙｚとの距離が若干異なる形状などに形成されるものとしてもよい。また、４個や６個などの防振部を備える場合、防振部３０、即ち、節点部３６が第１梁部３２の一端および第２梁部３４の一端に対して上側（マウント部材１０側）に位置する防振部と、これを上下反転させた防振部と、が軸線Ｌｚの周りに交互に形成されるものとしてもよい。さらに、複数の防振部３０は、等間隔から若干ずれた間隔をおいて、例えば、３個の防振部３０を備える場合に１２０°、１１５°、１２５°の間隔などをおいて形成されるものとしてもよい。発明者らは、解析により、防振構造体６２０についても、防振構造体２０と同様に、節点部３６の回転変位Ｄｒが防振構造体６２０の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の第１周波数で反共振を呈し、防振構造体６２０（受振部１２ａの反力Ｆｒ）がこの周波数範囲内の第２周波数で反共振を呈することを確認した。防振構造体７２０についても同様のことを確認した。

実施例では、防振構造体２０などの各防振構造体は、樹脂材料やゴム材料、金属材料などにより一体成形された一体成形部材として構成されるものとした。しかし、複数部品として成形され、互いに接合されて構成されるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した開示の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、第１梁部３２が「第１梁部」に相当し、第２梁部３４が「第２梁部」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した開示の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した開示を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した開示の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した開示についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した開示の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本開示を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本開示はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

[付記]
本開示の防振構造体は、加振部から受振部に伝達される振動を低減可能な防振構造体であって、一端が前記加振部に直接にまたは第１支持部を介して繋がる第１梁部と、一端が前記受振部に直接にまたは第２支持部を介して繋がると共に他端が前記第１梁部の他端に節点部を介して繋がる第２梁部と、を備え、前記節点部は、前記加振部の第１位置と前記受振部の第２位置とを通る軸線の軸線方向において、前記第１梁部の前記一端および前記第２梁部の前記一端に対して前記第１位置側または前記第２位置側に位置し、前記加振部の並進変位と、前記加振部の並進変位に伴う前記節点部の並進変位と、により励起される前記節点部の回転変位は、前記防振構造体の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の周波数で反共振を呈する、ことを要旨とする。

本開示の防振構造体では、加振部の並進変位と、加振部の並進変位に伴う節点部の並進変位と、により励起される節点部の回転変位は、防振構造体の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の周波数（第１周波数）で反共振を呈する。これにより、防振構造体がこの周波数範囲内の第２周波数で反共振を呈し、その第２周波数付近で加振部から受振部に伝達される振動を十分に低減することができる。発明者らは、このことを解析により確認した。

本開示の防振構造体において、前記第１梁部と前記第２梁部とを有する防振部を前記軸線周りに複数備えるものとしてもよい。この場合、複数の前記防振部は、前記軸線周りに等間隔をおいて形成されているものとしてもよい。

本開示の防振構造体において、前記防振構造体は、一体成形部材であるものとしてもよい。

Claims

加振部から受振部に伝達される振動を低減可能な防振構造体であって、
一端が前記加振部に直接にまたは第１支持部を介して繋がる第１梁部と、
一端が前記受振部に直接にまたは第２支持部を介して繋がると共に他端が前記第１梁部の他端に節点部を介して繋がる第２梁部と、
を備え、
前記節点部は、前記加振部の第１位置と前記受振部の第２位置とを通る軸線の軸線方向において、前記第１梁部の前記一端および前記第２梁部の前記一端に対して前記第１位置側または前記第２位置側に位置し、
前記加振部の並進変位と、前記加振部の並進変位に伴う前記節点部の並進変位と、により励起される前記節点部の回転変位は、前記防振構造体の１次共振周波数よりも高く且つ２次共振周波数よりも低い周波数範囲内の周波数で反共振を呈する、
防振構造体。
請求項１記載の防振構造体であって、
前記第１梁部と前記第２梁部とを有する防振部を前記軸線周りに複数備える、
防振構造体。
請求項２記載の防振構造体であって、
複数の前記防振部は、前記軸線周りに等間隔をおいて形成されている、
防振構造体。
請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載の防振構造体であって、
前記防振構造体は、一体成形部材である、
防振構造体。