JPH09257100A - クーロンダンパ及びクーロンダンパを用いた防振装置 - Google Patents

クーロンダンパ及びクーロンダンパを用いた防振装置

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JPH09257100A
JPH09257100A JP9008696A JP9008696A JPH09257100A JP H09257100 A JPH09257100 A JP H09257100A JP 9008696 A JP9008696 A JP 9008696A JP 9008696 A JP9008696 A JP 9008696A JP H09257100 A JPH09257100 A JP H09257100A
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JP
Japan
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vibration
flexible
opening
area
coulomb
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JP9008696A
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Tsuneo Hirose
凡夫 広瀬
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クーロンダンパにおいて、外部振動がなくな
ったときの被防振部分の位置オフセットを解消するこ
と。 【解決手段】 クーロンダンパ10を、第1、第2の平
板11、12と可撓性部材13とで構成する。可撓性部
材13を袋状とし、この内部空間に空気を出入りさせ
る。空気の摩擦損失を与えるため、第1の平板11に穴
径の小さい開口部11aを設ける。開口部11aの面積
をS1とし、可撓性部材13内部の第2の平板12に対
する面積をS0とすると、面積比S0/S1が略S0/
S1<10000/(1+(t0 /tmax ))/nとな
るよう設定する。但しnはクーロンダンパ10の使用個
数である。t0 は防振系の共振周波数をf0 としたとき
1/2f0 の値、tmax は最大許容整定時間である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク記録再生
装置等の防振機構に用いられ、空気流の粘性抵抗を利用
したクーロンダンパ、及びクーロンダンパを用いた防振
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の防振機構には、ばねで被防振体を
支持し、ばねの共振を抑えるために粘性ダンパが併せて
取り付けられていた.この粘性ダンパでは粘性流体とし
てシリコーンオイル等を用い、そのオイルの粘性損失を
利用して抵抗成分を確保していた。また、このように粘
性損失又は摩擦損失を利用したダンパとして、所謂クー
ロンダンパが文献に報告されている。例えば「防振・緩
衝器の設計」(オーム社版)にその例が記されている。
【0003】図2は、このような従来のクーロンダンパ
を用いた防振装置の原理図である。ここでは筐体部分2
1に対して被防振部分22がばね23とクーロンダンパ
24とで支持されている。クーロンダンパ24は、ばね
定数kのばね23と並列に設けられ、このばね23の共
振を抑える作用をする。この場合のクーロンダンパ24
は、筐体部分21と被防振部分22の間に挟まれた刷毛
状の摩擦部材で構成され、特に摩擦損の大きなものが用
いられる。
【0004】図3は、図2に示す筐体部分21にステッ
プ状の外乱振動(振幅)が加わったときの被防振部分2
2の応答を示す特性図である。図3に示す波形31は、
筐体部分21に加えられた外乱の変位y0 を示し、振動
系のステップ応答を解析するためによく用いられる。波
形32、33、34はステップ応答における被防振部分
22の変位yである。波形32の場合は、時間0に加わ
る急激なパルス外乱を速やかに吸収し、外乱が緩和した
後に時間が経過すると波形31の変位y0 と等しくなる
ことを示している。ここでは変位後に位置オフセットを
生じない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これに対して、摩擦力
が大きくなったときは波形33及び34のようになる。
この場合、変位y0 と変位yが等しくならず、位置オフ
セットが生ずる。このような現象は良く知られている
が、この現象をテーマにしている技術報告はあまり見か
けない。このように通常の摩擦損失を用いたクーロンダ
ンパは、外部振動がなくなった場合には元の中点位置に
戻らず、位置オフセットが生ずるという問題点があっ
た。
【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、外部振動が発生した際にその
振動を除去すると共に、外部振動がなくなった際に位置
オフセットが生じないクーロンダンパ及びクーロンダン
パを用いた防振装置を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため本願の請求項1記載の発明は、空気を収納し、内
容積が可逆的に変化する袋状の可撓性部と、前記可撓性
部の一端に接合された第1の取付部と、前記可撓性部の
他端に接合され、前記可撓性部内部の空気を流体抵抗を
持つよう入出力させる開口部が設けられた第2の取付部
と、を具備することを特徴とするものである。
【0008】また本願の請求項2記載の発明では、前記
可撓性部と前記第1の取付部と前記第2の取付部とが可
撓性樹脂により一体成形されたことを特徴とするもので
ある。
【0009】また本願の請求項3記載の発明は、前記第
2の取付部の開口部は、前記第1の取付部が前記可撓性
部で覆われる面積をS0 とし、前記第2の取付部の開口
部の面積をS1 とし、防振系の共振周波数をf0 とした
場合の1/2f0 の値をt0とし、防振系の最大許容整
定時間をtmax とするとき、面積比S0 /S1 =aの値
が a<10000/(1+(t0 /tmax )) を満足するように設定されたことを特徴とするものであ
る。
【0010】また本願の請求項4記載の発明は、空気を
収納し、内容積が可逆的に変化する袋状の可撓性部と、
前記可撓性部の一端に接合された第1の取付部と、前記
可撓性部の他端に接合され、前記可撓性部内部の空気を
流体抵抗を持つよう入出力させる開口部が設けられた第
2の取付部と、からなるクーロンダンパを被防振部材と
筺体部分にn(1以上の整数)組み取り付けたダンパ部
と、前記被防振部材と筺体部分とに渡って取り付けられ
た少なくとも1つの弾性部材と、を具備することを特徴
とするものである。
【0011】また本願の請求項5記載の発明では、前記
ダンパ部における夫々の第2の取付部の開口部は、前記
クーロンダンパの取り付け個数をnとし、前記第1の取
付部が前記可撓性部で覆われる面積をS0 とし、前記第
2の取付部の開口部の面積をS1 とし、防振系の共振周
波数をf0 とした場合の1/2f0 の値をt0 とし、防
振系の最大許容整定時間をtmax とするとき、面積比S
0 /S1 =aの値が a<10000/(1+(t0 /tmax ))/n を満足するように設定されたことを特徴とするものであ
る。
【0012】このような構成によれば、筺体部分に振動
衝撃が加わったとき、その振動が弾性部材とクーロンダ
ンパを介して被防振部材に伝達しようとする。このとき
可撓性部材の内容積が変化し、空気が第2の取付部の開
口部を通して出入りする。開口部の面積が小さいのでク
ーロン摩擦が発生し、振動速度に比例した粘性抵抗が作
用する。このため弾性部材のよる共振が抑止され、定常
時には被防振部材の変位位置は筺体の変位位置と同一に
なり、位置オフセットが生じなくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)本発明の一実施形態におけるクーロン
ダンパについて、図1及び図4を参照しながら説明す
る。図1は本実施形態のクーロンダンパ10の構造を示
す断面図である。本図においてクーロンダンパ10を第
1の平板11、第2の平板12、可撓性部材13とで構
成する。第1の平板11はほぼ中央部に微小円形の開口
部11aが設けられた平板である。開口部11aの面積
をS1とし、この部分から空気が入出力する。第2の平
板12は外形が第1の平板11とほぼ同一であり、開口
部は設けられていない。第1の平板11と第2の平板1
2は袋状の可撓性部材13で連結されている。可撓性部
材13は例えばブチルゴム製の空気袋である。可撓性部
材13の第1、第2の平板11、12に対する接合部は
環状となり、環状接合部より内側の面積をS0とする。
【0014】このようなクーロンダンパ10の第1の平
板部11を図2の被防振部分22に固着し、第2の平板
部22を筐体部分21に固着する。また弾性部材として
従来と同様のばね23を筐体部分21と被防振部分22
とに跨がるよう取り付ける。
【0015】筐体部分21に振動が加わると、被防振部
分22はその慣性により急に動かず、第1及び第2の平
板11、12と可撓性部材13とで囲まれた空気室の体
積が変化する。この場合、ばね23の弾性力により被防
振部分22が振動して空気室の体積が急に増加及び減少
し、空気が開口部11aに出入りする。この結果、移動
する空気と開口部11aの周辺部との間で摩擦損失が発
生する。このため粘性抵抗が働き、ばね23による被防
振部分22の共振又は振動が抑えられる。
【0016】図4は、図1のクーロンダンパ10を用い
た際の被防振部分22の振動特性を表す波形図である。
一般的に振動系の評価は、波形41に示すような外乱に
対する応答、即ちステップ応答により評価できる。本図
において、波形41を筐体部分21の変位とすると、波
形42、43、44、45は各々開口部11aの穴径S
1を変えた場合の被防振部分22の変位を示す。
【0017】波形43、44、45に示す応答では、図
3の波形33、34のように永久的な位置オフセットが
生じないことが判る。これは、外乱振動がなくなった状
態では、開口部11aを通る空気の速度が低下するか又
は静止するので、開口部11aの中心部の空気の摩擦損
失が少なくなるためと考えられる。しかし、この穴径が
極端に小さくなると、波形45のように正規の位置に移
動する時間がかかり過ぎ、実用的には永久的なオフセッ
トが生じたのと同じになる。
【0018】図2において、被防振部分22の質量mと
ばね23のばね定数kとで決まる共振周波数をf0 とす
ると、図4における理想的な整定時間t0 は実測からほ
ぼ次の(1)式のようになる。 t0 =1/2f0 ・・・(1)
【0019】実際は、クーロンダンパ10の製造のばら
つきや経時変化と考え、余裕をもって振動特性が波形4
3又は44のようになるよう設計する。また実用的に
は、応答波形は波形42の理想的なものである必要がな
い。図4に示すように許容できる最大整定時間をtmax
とすると、対象とする外乱振動の周波数により設計目標
事項が決まる。
【0020】図1に示す面積S1及びS0と、整定時間
0 及びtmax との関係は、開口部11aの穴が円形か
四角か星形か等で多少異なる。しかし次の(2)式のよ
うに設定すれば、所望のダンピング特性が得られること
が実測で確認される。即ち面積比をaとすると、次の
(2)式が成立する。 a=S0/S1<10000/(1+(t0 /tmax )) ・・・(2)
【0021】例えば、S0=直径15mmの円形の面
積、tmax =3t0 とすると、面積S1を得るための直
径rは、次の(3)式のようになる。 r2 >152 /10000*(1+1/3)=0.03 ・・・(3) この結果、r>0.173mmであればよい。
【0022】仮に上の条件で、tmax =t0 にすると、
r>0.212mmとなる。このように開口部11aの
面積S1を大きめに選ぶことで、最大許容整定時間t
max 以内に整定することができる。
【0023】(実施の形態2)次に前述した実施形態の
クーロンダンパを用いた防振装置と、この防振装置を記
録再生装置に適用した実施形態について図5を参照しな
がら説明する。図5は、図1のクーロンダンパ10を用
いた記録再生装置の防振装置の概念図である。図5
(a)は記録再生装置を支持した防振装置の側面図、図
5(b)は上面図である。図5において、筐体部分51
に対して被防振部分52が防振装置を介して支持されて
いる。ここでは図5全体が記録再生装置とすると、被防
振部分52は光ディスク記録再生光学系に相当する。光
ディスク記録再生光学系は図1に示すものと同一のクー
ロンダンパ53によって鉛直方向に支持され、更に4本
のばね54により水平方向に懸架されている。これらの
ばね54は、張力が加わるよう懸架されると、被防振部
分52を鉛直方向にも弾性的に保持することができる。
【0024】図5において、ばね54の本数は4本に限
らず、これ以下でもよい。またクーロンダンパ53は、
防振すべき方向(図5の場合は上下方向)に1個でよい
が、複数個でもよい。クーロンダンパ53をn個並列に
使用してダンパ部を構成する場合、面積比aは次の
(4)式のようになる。 a=S0/S1<10000/(1+(t0 /tmax ))/n ・・・(4)
【0025】例えば、S0=直径15mmの円形の面
積、tmax =3t0 の条件で、4個のクーロンダンパを
使用する場合、面積S1を得るための直径rは、次の
(5)式のようになる。 r2 >152 /10000*(1+1/3)*4=0.12 ・・・(5) この場合、r>0.346mmとなる。このように被防
振部分52の質量mや所望のダンピング特性に応じてク
ーロンダンパ53の定数を設定することができる。
【0026】尚クーロンダンパの構成部材を第1の平
板,第2の平板,可撓性部材としたが、可撓性部材と連
結される部分は平板でなくてもよい。この場合は第1の
取付部,第2の取付部とし、可撓性部材と同一の部材で
構成されてもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、クーロン
ダンパにおいて空気の通る開口部の断面積を所定の値に
することにより、位置オフセットを少なくすることがで
きる。特に開口部の面積を(2)式又は(4)式を満足
するように設定すれば、被防止部材の位置オフセットを
なくすことができる。
【0028】また本発明の防振装置を車載用のディスク
記録再生装置に用いれば、車両の振動によって、音飛び
又は画像の乱れが発生することはより少なくなり、テー
プ記録再生装置と同様の耐震性能が実現できる。またデ
ータの記憶再生を行うディスク記録再生装置をノート型
パソコンに取り付け、このノート型パソコンを振動衝撃
の生じ易い環境で使用しても、データの記憶及び読み出
しの耐震性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態におけるクーロンダンパの構
造を示す断面図である。
【図2】クーロンダンパを用いた防振装置の原理図であ
る。
【図3】従来のクーロンダンパを用いた場合のステップ
応答の特性図である。
【図4】本実施形態のクーロンダンパを用いた場合のス
テップ応答の特性図である。
【図5】本発明の一実施形態における防振装置の応用例
を示す構造図で、(a)は側面図、(b)は平面図であ
る。
【符号の説明】
10,24,53 クーロンダンパ 11 第1の平板 11a 開口部 12 第2の平板 13 可撓性部材 21,51 筺体部分 22,52 被防振部分 23,54 ばね

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気を収納し、内容積が可逆的に変化す
    る袋状の可撓性部と、 前記可撓性部の一端に接合された第1の取付部と、 前記可撓性部の他端に接合され、前記可撓性部内部の空
    気を流体抵抗を持つよう入出力させる開口部が設けられ
    た第2の取付部と、を具備することを特徴とするクーロ
    ンダンパ。
  2. 【請求項2】 前記可撓性部と前記第1の取付部と前記
    第2の取付部とが可撓性樹脂により一体成形されたこと
    を特徴とする請求項1記載のクーロンダンパ。
  3. 【請求項3】 前記第2の取付部の開口部は、 前記第1の取付部が前記可撓性部で覆われる面積をS0
    とし、前記第2の取付部の開口部の面積をS1 とし、防
    振系の共振周波数をf0 とした場合の1/2f0 の値を
    0 とし、防振系の最大許容整定時間をtmax とすると
    き、 面積比S0 /S1 =aの値が a<10000/(1+(t0 /tmax )) を満足するように設定されたものであることを特徴とす
    る請求項1又は2記載のクーロンダンパ。
  4. 【請求項4】 空気を収納し、内容積が可逆的に変化す
    る袋状の可撓性部と、前記可撓性部の一端に接合された
    第1の取付部と、前記可撓性部の他端に接合され、前記
    可撓性部内部の空気を流体抵抗を持つよう入出力させる
    開口部が設けられた第2の取付部と、からなるクーロン
    ダンパを被防振部材と筺体部分にn(1以上の整数)組
    み取り付けたダンパ部と、 前記被防振部材と筺体部分とに渡って取り付けられた少
    なくとも1つの弾性部材と、を具備することを特徴とす
    る防振装置。
  5. 【請求項5】 前記ダンパ部における夫々の第2の取付
    部の開口部は、 前記クーロンダンパの取り付け個数をnとし、前記第1
    の取付部が前記可撓性部で覆われる面積をS0 とし、前
    記第2の取付部の開口部の面積をS1 とし、防振系の共
    振周波数をf0 とした場合の1/2f0 の値をt0
    し、防振系の最大許容整定時間をtmax とするとき、 面積比S0 /S1 =aの値が a<10000/(1+(t0 /tmax ))/n を満足するように設定されたものであることを特徴とす
    る請求項4記載の防振装置。
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