TW201344017A - 振動控制裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種振動控制裝置，該振動控制裝置包括：一黏彈性部件，其設在一安裝表面與置放於該安裝表面上之一物件之間；及一支撐部件，其被設置成與該黏彈性部件成一直線、自該黏彈性部件之一上端延伸至一下端，且其具有比該黏彈性部件高的剛性。

Description

振動控制裝置

本發明之一個模式係關於一種振動控制裝置。

用於抑制置放於安裝表面上之物件之振動(例如，歸因於地震之震動)的振動控制裝置已是眾所周知的。舉例而言，在日本未審查專利申請公開案第2003-213961號(專利文件1)中描述設在地面與結構部件或其支撐基板之間的震動隔離系統。該震動隔離系統具有附接至地面之第一支撐部件及附接至結構部件或其支撐基板之第二支撐部件，且包括在部件相對彼此滑動時具有阻尼振動之功能的滑件及具有彈簧功能之橡膠複合物。此外，在日本實用新型註冊申請公開案第3110660號(專利文件2)中描述了用於在經安裝之物件之底面上使用的具有吸振性質及黏性的抗震墊的輔助裝置。

專利文件1：日本未審查專利申請公開案第2003-213961號

專利文件2：日本實用新型註冊申請公開案第3110660號

然而，諸如上述橡膠複合物或抗震墊之吸振器在垂直方向上接收來自經安裝物件之負荷時規則地變形。由於吸振器之振動控制效能視其形狀而定，所以當吸振器變形時，吸振器停止展現其原始振動控制效能(設計時之振動控制效能)。因此，存在抑制所設計之振動控制效能的降低的需要。

根據本發明之一個模式，一種振動控制裝置包括：黏彈性部件，其設在安裝表面與置放於安裝表面上之物件之間；及支撐部件，其被設置成與黏彈性部件成一直線、自黏彈性部件之上端延伸至下端，且其具有比黏彈性部件高的剛性。

根據該模式，由於支撐部件之剛性比黏彈性部件之剛性高，所以接收自安裝表面上之物件之在垂直方向上的負荷由支撐部件接收。 因此，抑制了由負荷引起之黏彈性部件的變形，且結果就是，可抑制所設計之振動控制效能的降低。

在另一模式之振動控制裝置中，可在黏彈性部件中形成自下端延伸至上端之通孔，且支撐部件可收容於通孔中。

在又一模式之振動控制裝置中，通孔可形成於黏彈性部件之中心中。

在又一模式之振動控制裝置中，複數個通孔可形成於黏彈性部件中，且支撐部件可收容於通孔中之每一者中。

在又一模式之振動控制裝置中，支撐部件為自黏彈性部件之上端延伸至下端之桿。

在又一模式之振動控制裝置中，支撐部件可為球體。

在又一模式之振動控制裝置中，可在安裝表面與物件之間沿安裝表面提供彼此分離之複數個黏彈性部件；且支撐部件可設在複數個黏彈性部件之間。

在又一模式之振動控制裝置中，支撐部件可設在黏彈性部件之外部。

在又一模式之振動控制裝置中，可進一步提供覆蓋黏彈性部件之下端之下部板及覆蓋黏彈性部件之上端之上部板中之至少一者，且該至少一個板可具有比黏彈性部件高之剛性。

在又一模式之振動控制裝置中，可提供下部板及上部板，且下 部板與上部板兩者皆可具有比黏彈性部件高之剛性。

在又一模式之振動控制裝置中，待旋緊至形成於物件中之螺孔中之螺釘可設在上部板上。

在又一模式之振動控制裝置中，支撐部件可由金屬材料或塑膠製成。

根據本發明之一個態樣，可抑制所設計之振動控制效能的降低。

10‧‧‧振動控制裝置

10A‧‧‧振動控制裝置

10B‧‧‧振動控制裝置

10C‧‧‧振動控制裝置

10D‧‧‧振動控制裝置

11‧‧‧下部板

12‧‧‧上部板

20‧‧‧黏彈性部件

21‧‧‧通孔

30‧‧‧螺釘

40‧‧‧桿

50‧‧‧球體

B‧‧‧地板

F‧‧‧傢俱

II-II‧‧‧線

III-III‧‧‧線

VI-VI‧‧‧線

VII-VII‧‧‧線

圖1為第一實施例之振動控制裝置的透視圖。

圖2為沿圖1中之線II-II之橫截面圖(垂直橫截面圖)。

圖3為沿圖2中之線III-III之橫截面圖(水平橫截面圖)。

圖4(a)為展示圖1中所示之振動控制裝置之附接的實例的圖式，且圖4(b)及圖4(c)為用於示範振動控制裝置之操作的圖式。

圖5為第二實施例之振動控制裝置的透視圖。

圖6為沿圖5中之線VI-VI之橫截面圖(垂直橫截面圖)。

圖7為沿圖6中之線VII-VII之橫截面圖(水平橫截面圖)。

圖8為沿線VII-VII之橫截面圖(水平橫截面圖)，其展示第二實施例中之支撐部件的經修改實例。

圖9為展示經修改實例之振動控制裝置的水平橫截面圖。

圖10(a)及圖10(b)為展示其他經修改實例之振動控制裝置的水平橫截面圖。

圖11為展示又一經修改實例之振動控制裝置的水平橫截面圖。

在下文中將參看隨附圖式詳細描述本發明之實施例。在圖式之解釋中，用相同符號標記相同或等效元件，且將省略多餘解釋。

首先，將使用圖1至圖4描述第一實施例之振動控制裝置10。振 動控制裝置(阻尼器)10為用於抑制置放於安裝表面上之所要物件的振動的裝置。振動控制裝置10可用於抑制安裝表面上之物件的由(例如)地震引起的震動，且可應用於各種背景中。

舉例而言，振動控制裝置10亦可用於抑制置放於地板上之傢俱或電器的震動。或者，振動控制裝置10可設在建築物之下部結構或地基與置放於其上之建築部件之間，或設在上部建築部件與下部建築部件之間，以抑制建築物之震動。因此，安裝表面之實例包括地板、地面、下部結構、地基、建築部件及其類似物，且待置放於安裝表面上之物件(下文中亦稱為「經安裝之物件」)的實例包括傢俱、電器、建築部件及其類似物。當然，安裝表面及經安裝之物件並不限於前述實例。另外，根據應用之設定，可按需要判定振動控制裝置10之大小。

如圖1中所示，振動控制裝置10包括：下部板11，其與安裝表面接觸；上部板12，其與經安裝之物件接觸；黏彈性部件20，其設在該兩個板之間；及螺釘30，其被設置成大約自上部板12之中心向上延伸。下部板11及上部板12經由黏彈性部件20自身之黏性而附接至黏彈性部件20。為了進一步加強下部板11、上部板12與黏彈性部件20之間的黏著，與兩個板接觸之黏彈性部件20的表面可塗覆有底漆。

在本實施例中，不包括螺釘30之振動控制裝置10之主體的部分大致形成圓柱體形狀，然而，振動控制裝置10之形狀不受特別限制。舉例而言，可藉由使下部板11及上部板12為矩形且賦予黏彈性部件20方形稜柱形狀而賦予主體方形稜柱形狀。另外，雖然在本實施例中，下部板11及上部板12具有相同大小，但該等大小亦可彼此不同。為了改良振動控制裝置10之可用性，如在本實施例中，黏彈性部件20之外表面可被定位成比下部板11及上部板12之外周邊部分更接近內部，或每一組件可經模製，以使得外表面與外周邊部分對準。

如圖2及圖3中進一步所示，螺釘30係與在螺釘30下方在垂直方 向上延伸的桿40一體地模製。螺釘30及桿40穿過大約形成於上部板12之中心處的孔且藉由諸如熔接、黏著或其類似物之技術加以固定，且從而與上部板12一體地形成。

桿40為用於防止黏彈性部件20由於垂直方向上之負荷而變形的支撐部件。為了在下部板11與上部板12之間的範圍內提供桿40，通孔21大約形成於黏彈性部件20之中心處，且因此，可將黏彈性部件20視為具有環形管形狀。穿過該通孔21之桿40被設置成自黏彈性部件20之上端(上表面)至下端(下表面)地與黏彈性部件20成一直線(或以平行於黏彈性部件20之內表面的方式對準)。桿40之下端與下部板11接觸，但不固定至下部板11。

如圖3中所示，因為在本實施例中，通孔21之直徑被設定為比桿40之直徑大，故桿40與通孔21之側表面之間存在間隔。建立該間隔之理由在於：出於對黏彈性部件20自身之黏性的考慮，促進桿40通入黏彈性部件20中。然而，可按需要判定是否要建立該間隔。

黏彈性部件20為由黏彈性材料(諸如，丙烯酸系樹脂或其類似物)製成之吸振器，且黏彈性部件20之實例為由3M Corporation製造之ISD111。另一方面，下部板11、上部板12、螺釘30及桿40由金屬材料(諸如，鐵或鋁)、塑膠或其類似物製成。振動控制裝置10之各別組件之材料並不限於上述彼等材料，然而，桿40之剛性(其亦可稱為彈性)至少必須比黏彈性部件20之剛性高。此情形是為了在無振動能施加至經安裝物件的平時防止黏彈性部件20由於來自經安裝物件的在垂直方向上的負荷而變形。由於相同理由，下部板11及上部板12之剛性亦被設定為比黏彈性部件20之剛性高。

圖4中展示振動控制裝置10之安裝及操作的實例。圖4(a)示意性展示在將一件傢俱F置放於地板B上時使用振動控制裝置10的實例。螺釘30被旋緊至形成於傢俱F中之螺孔(未展示)中。當出現弱震動 時，如圖4(b)中所示，一體形成之上部板12及桿40(以及螺釘30)相對於下部板11振盪，且垂直應變出現在黏彈性部件20中。由於黏彈性部件20之該變形，振動能隨後由黏彈性部件20吸收，且因此減少傢俱F之震動。當出現強震動時，如圖4(c)中所示，一體形成之上部板12及桿40(以及螺釘30)由於側向力而側向地位移，使得剪切應變出現在黏彈性部件20中。桿40與下部板11之間的摩擦力隨後上升，且由於黏彈性部件20之變形，振動能由黏彈性部件20吸收，且因而減少傢俱F之震動。

以此方式，振動控制裝置10主要經由黏彈性部件20藉由吸收振動能來抑制經安裝之物件的震動。該黏彈性部件20之效能由以下式(1)至式(3)定義。

Kd'=(A'/t')．G' (1)

Cd=(η/2πf)．Kd' (2)

K'=(A'/t')．E' (3)

在此，Kd'為黏彈性部件20之剪切剛性；A'為黏彈性部件20在水平方向(平行於上部板12之方向)上的黏著區域；t'為黏彈性部件20在垂直方向上的厚度；且G'為黏彈性部件20之儲存剪切剛性比。Cd為黏彈性部件20之黏度係數；η為黏彈性部件20之損耗係數；且f為激發頻率。K'為黏彈性部件20之垂直剛性，且E'為黏彈性部件20在垂直方向上的儲存垂直彈性模數。使用柏松比v藉由E'=3G'(1+v)來定義此儲存垂直彈性模數E'。

如自上述(1)至(3)可見，黏彈性部件20之效能可視橫截面積A'及厚度t'而定。因此，該橫截面積及該厚度之改變意謂黏彈性部件20之效能(剪切剛性、黏度係數及垂直剛性)之改變。因此，只要可維持關於黏彈性部件20之形狀的設計參數A'及t'，便可維持黏彈性部件20之振動控制效能，且進而可維持振動控制裝置10之效能。

在本實施例中，振動控制裝置10經設計，以使得桿40之剛性比黏彈性部件20之剛性高。此處，使用桿40在水平方向上之橫截面積A、桿40之高度t及桿40之垂直彈性模數E藉由下式(4)來定義桿40之垂直剛性K。

K=(A/t)．E (4)

桿40之垂直剛性K可為黏彈性部件20之垂直剛性K'之三倍或三倍以上。換言之，振動控制裝置10可經組態，以使得滿足K3K'。

如上所述，因為桿40之剛性比黏彈性部件20之剛性高，故自經安裝物件接收的在垂直方向上的負荷由此桿40接收。結果，抑制了黏彈性部件20歸因於該負荷之變形(壓擠)(換言之，維持了黏彈性部件20的由橫截面積或厚度表示之形狀)，且因此抑制所設計之振動控制效能的降低是可能的。

另外，因為黏彈性部件20之下表面及上表面分別由具有比黏彈性部件20高之剛性的下部板11及上部板12覆蓋，故進一步抑制黏彈性部件20歸因於垂直方向上之負荷的變形(壓擠)且更可靠地抑制所設計之振動控制效能的降低是可能的。下部板11及上部板12之形狀亦由水平方向上之橫截面積A及高度(厚度)t界定，且因此，可按與桿40的情況一樣的方式判定垂直剛性。下部板11及上部板12之垂直剛性分別可為黏彈性部件20之垂直剛性之三倍或三倍以上，與桿40的情況一樣。

另外，在本實施例中，可省略螺釘30。

接著，將使用圖5至圖8描述第二實施例之振動控制裝置10A。在此振動控制裝置10A與第一實施例之振動控制裝置10之間的兩個不同點為支撐部件之形狀及未提供螺釘(見圖5)。本實施例之其他組態在其他方面與第一實施例中相同，因此，將省略其解釋，且在下文中將描述本實施例獨有之彼等組態。

如圖6及圖7中所示，由與第一實施例中之桿40之材料相同的材 料製成的球體50被收容於夾在下部板11與上部板12之間的環形管狀黏彈性部件20的通孔21中。該球體50之上端及下端分別與上部板12及下部板11接觸，且因此，球體50之直徑與通孔21之高度相同。球體50之側端可與通孔21之側面接觸，或可與側面隔開。收容於通孔21中之球體50的數目可為一個球體(如圖7中所示)或複數個球體(例如，三個)(如圖8中所示)。如在第一實施例中，球體50之垂直剛性可為黏彈性部件20之垂直剛性的三倍或三倍以上。

當物件置放於安裝表面上(同時振動控制裝置10A插入其間)時發生震動時，上部板12圍繞與球體50之接觸點振盪，使得垂直應變出現於黏彈性部件20中，或上部板12由於側向力而側向地位移，使得剪切應變出現於黏彈性部件20中。歸因於黏彈性部件20之該變形，振動能隨後由黏彈性部件20吸收，以使得減少經安裝物件之震動。

亦在本實施例中，因為球體50之剛性比黏彈性部件20之剛性高，故自經安裝之物件接收的在垂直方向上的負荷由此球體50接收。結果，因為抑制了黏彈性部件20歸因於該負荷之變形，故抑制所設計之振動控制效能的降低是可能的。黏彈性部件20歸因於垂直方向上之負荷之變形(壓擠)可進一步由下部板11及上部板12抑制，此使得有可能更可靠地抑制所設計之振動控制效能的降低。

在本實施例中，由於將球體50用作支撐部件，故支撐部件與下部板11及上部板12之間實際上不出現摩擦。因此，有可能在不受摩擦抑制的情況下，立即獲得黏彈性部件20之剪切應變。結果，使振動能在較早階段由黏彈性部件20吸收及因此進一步抑制經安裝之物件的震動是可能的。

以上基於實施例詳細描述本發明。然而，本發明並不限於上述實施例。可在不脫離本發明主旨的範疇內對本發明進行各種修改。以下所示之圖9至圖11為對應於圖3、圖7及圖8之橫截面圖。

在上述實施例中之每一者中，通孔形成於黏彈性部件之中心中，且支撐部件收容於通孔中。然而，支撐部件之位置並不限於此位置。例如，圖9中所示之振動控制裝置10B亦在本發明之範疇內。在此振動控制裝置10B中，四個通孔21形成於黏彈性部件20之周邊附近，且球體50收容於通孔中之每一者中。在此情況下，支撐部件亦可為桿。另外，通孔21亦可形成於黏彈性部件之中心及外部兩者的位置處(例如，圖9中所示之四個位置)。

在上述實施例中之每一者中，通孔形成於黏彈性部件中，且支撐部件收容於其中，因此，支撐部件之側面由黏彈性部件完全覆蓋。然而，支撐部件與黏彈性部件之間的位置關係並不限於此關係。例如，圖10中所示之振動控制裝置10C亦在本發明之範疇內。在圖10(a)中，彼此分離之四個黏彈性部件20設在下部板11之四個拐角中，且單一桿40設在中心中。在圖10(b)中，單一桿40分別設在每兩個相應黏彈性部件20之間。以此方式，可沿安裝表面配置彼此分離之複數個黏彈性部件，且支撐部件可設在黏彈性部件之間。

或者，圖11中所示之振動控制裝置10D亦在本發明之範疇內。在此振動控制裝置10D中，黏彈性部件20設在中心中，且四個桿40設在黏彈性部件20之外部。

經修改實例(諸如，圖10及圖11中所示之彼等實例)亦可應用至具有大致圓柱體形狀之振動控制裝置，諸如第一實施例及第二實施例之彼等振動控制裝置。另外，在此等圖式中所示之經修改實例中，每一桿可固定至上部板12或固定至下部板11。

支撐部件之形狀並不限於桿或球體。例如，亦可使用具有錐體形狀(諸如，圓錐體、四角錐體或其類似物)之支撐部件。在此情況下，支撐部件藉由熔接、黏著或其類似方式固定至上部板或下部板。

在上述第一實施例中，螺釘30用於將振動控制裝置10固定至經 安裝之物件，但另一機構亦可用於實現相同目標。例如，複數個螺孔可設在上部板之周邊部分中，且該等螺孔及設在經安裝之物件中之螺孔可對準且用螺釘緊固，以將振動控制裝置固定至經安裝之物件。

亦可省略下部板及上部板中之一者或兩者。例如，包括一或多個黏彈性部件及一或多個支撐部件之振動控制裝置亦在本發明之範疇內。當省略下部板時，黏彈性部件之下表面黏附至安裝表面，且支撐部件之下端與安裝表面接觸。當省略上部板時，黏彈性部件之上表面黏附至經安裝之物件的下表面，且支撐部件之上端與經安裝之物件的下表面接觸。在此種振動控制裝置的情況下，由於支撐部件之剛性再次比黏彈性部件之剛性高，所以自經安裝之物件接收的在垂直方向上的負荷由支撐部件接收。結果，抑制了黏彈性部件歸因於負荷之變形(壓擠)，且因此，抑制所設計之振動控制效能的降低是可能的。

10‧‧‧振動控制裝置

11‧‧‧下部板

12‧‧‧上部板

20‧‧‧黏彈性部件

30‧‧‧螺釘

II-II‧‧‧線

Claims (13)

1. 一種振動控制裝置，該振動控制裝置包含：一黏彈性部件，其設在一安裝表面與置放於該安裝表面上之一物件之間；及一支撐部件，其被設置成與該黏彈性部件成一直線、自該黏彈性部件之一上端延伸至一下端，且其具有比該黏彈性部件高的一剛性。
2. 如請求項1之振動控制裝置，其中：自該下端延伸至該上端之一通孔形成於該黏彈性部件中；且該支撐部件收容於該通孔中。
3. 如請求項2之振動控制裝置，其中該通孔形成於該黏彈性部件之一中心中。
4. 如請求項2之振動控制裝置，其中複數個通孔形成於該黏彈性部件中；且該等支撐部件收容於該等通孔中之每一者中。
5. 如請求項1至4中任一項之振動控制裝置，其中該支撐部件為自該黏彈性部件之該上端延伸至該下端的一桿。
6. 如請求項1至4中任一項之振動控制裝置，其中該支撐部件為一球體。
7. 如請求項1之振動控制裝置，其中：在該安裝表面與該物件之間沿該安裝表面設置彼此分離之複數個黏彈性部件；且該等支撐部件設在該複數個黏彈性部件之間。
8. 如請求項1之振動控制裝置，其中該支撐部件設在該黏彈性部件之一外部處。
9. 如請求項7或請求項8之振動控制裝置，其中該支撐部件為自該 黏彈性部件之該上端延伸至該下端的一桿。
10. 如請求項1至9中任一項之振動控制裝置，其進一步包含覆蓋該黏彈性部件之該下端之一下部板與覆蓋該黏彈性部件之該上端之一上部板中之至少一者；其中該至少一個板具有比該黏彈性部件高之一剛性。
11. 如請求項10之振動控制裝置，其包含該下部板及該上部板；其中該下部板與該上部板兩者皆具有比該黏彈性部件高之剛性。
12. 如請求項11之振動控制裝置，其進一步包含在該上部板上的待旋緊至形成於該物件中之一螺孔中之一螺釘。
13. 如請求項1至12中任一項之振動控制裝置，其中該支撐部件包含一金屬材料或一塑膠。