(57)【要約】【課題】スペース的に限られた場所にパッシブタイプの圧電式振動抑制装置を設置する場合にインダクタンスコイルの配設に要するスペースの問題に対処し、この点に関し改良された圧電式振動抑制装置を提供する。【解決手段】圧電材層と板状電極を含み、振動が抑制されるべき物体の表面に取り付けられて該物体の振動を抑制する圧電式振動抑制装置にして、物体の振動により圧電材層が発生する電圧を印加されるインダクタンスが板状電極の面上に這設されたコイルにより与えられるようになっている。【選択図】図２
2006022902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材の層とその一方の面に設けられた一方の板状電極とを含み、前記圧電材層の他方の面にて他方の板状電極を伴うかまたは振動が抑制されるべき物体を他方の電極として該物体の表面に取り付けられて該物体の振動を抑制する圧電式振動抑制装置にして、前記物体の振動により前記圧電材層が発生する電圧を印加されるインダクタンスが前記一方の板状電極の面上に這設されたコイルにより与えられるようになっていることを特徴とする圧電式振動抑制装置。
【請求項２】
前記一方の板状電極は長方形の平面輪郭を有し、前記一方の板状電極の面上に於ける前記コイルの這設は前記長方形平面輪郭の縦辺に沿う延在を横辺に沿って繰り返すものであることを特徴とする請求項１に記載の圧電式振動抑制装置。
【請求項３】
前記コイルの前記長方形平面輪郭の縦辺に沿って延在する部分の各々には透磁芯が設けられており、これらの透磁芯の両端には各透磁芯を磁気的に連結する透磁片が添えられており、前記コイルの前記長方形平面輪郭の縦辺に沿って延在する部分の各々に於けるコイルの巻回方向は互いに隣接するものどうしが前記透磁芯の各々を通って互いに同方向に磁力線を流す方向とされていることを特徴とする請求項２に記載の圧電式振動抑制装置。
【請求項４】
前記一方の板状電極の面上に這設されたコイルは絶縁性樹脂の層により該板状電極に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電式振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子により物体の振動を抑制する圧電式振動抑制装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
圧電材の板やブロックが伸縮力をかけられるとその対向面間に電位差を生じ、また逆にその対向面間に電位差をかけられると伸縮しようとすることを利用して、圧電素子を自動車の車体やトランスミッション等の振動が問題となる物体の表面に接着材等により取り付け、これに一対の電極を付加して該物体の振動を電気的に検出し、或いは該物体の振動を電気的に抑制することが考えられている。そのような技術に関する発明提案は、例えば下記の特許文献１、２、３に記載されている。
【特許文献１】特開平５-１３３４３５号公報
【特許文献２】実開平６-３２７８７号公報
【特許文献３】特開平８-１５９２１２号公報
【０００３】
上記の特許文献１には、物体に入力される振動の加振周波数が変化しても常に物体の振動レベルを低レベルに保ち、また物体への入力振動の加振周波数に対し最も低い振動レベルが得られる固有振動周波数への変更制御を行うべく、物体に圧電素子を取り付け、物体に入力される振動の加振周波数に対し低い振動レベルが得られるような電圧を圧電素子に印加し、圧電素子により物体に内部引張り力または内部圧縮力を与えることで物体の固有振動周波数を変えること、また印加電圧をパラメータとして予め測定しておいた振動レベル特性データに基づき圧電素子への印加電圧を固有振動周波数制御手段により制御することが提案されている。上記の特許文献２には、軽量でトランスミッションの整備の際に邪魔にならない構造にて自動車のトランスミッションに振動低減効果の大なる振動低減装置を設けるべく、エンジンの振動を振動センサにて検出し、エンジンとトランスミッションとの間にあるフライホイールハウジングに圧電素子を固着し、振動センサの検出値に基づきコントローラにより圧電素子を制御することが提案されている。上記の特許文献３には、両電極間に圧電起電力に抗する抵抗を接続した圧電素子を振動が抑制されるべき物体上に取り付け、その上に更にカウンタマスを取り付けることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電素子の両電極間にインダクタンスと抵抗とを直列に接続したものを振動が抑制されるべき物体に取り付けてその振動の抑制を図るパッシブタイプの圧電式振動抑制装置に於いては、インダクタンスと抵抗とが圧電素子のキャパシタンスと共に構成する回路の共振周波数を、振動を抑制しようとする物体の振動周波数に合わせることが必要である。その場合、上記回路の共振周波数を所要の周波数に合わせるためには、一般にインダクタンスを与えるコイルのためにかなりのスペースを要する。コイルのインダクタンスは、コイルの断面積をＳ、コイルの長さをＬ、コイルの単位長さ当りの巻数をｎ、透磁芯を含むコイルの透磁率をμとすると、μｎ2ＳＬに比例する。
【０００５】
例えば、自動車のトランスミッションに発生する振動の周波数は数１００〜数KHzであるが、これに対応して圧電式振動抑制装置に要するインダクタンスのためのコイルの大きさは、１０mm×１０mm×１０mm以上である。このような大きさのコイルを数ｍｍ単位で寸法が規制されるエンジンコンパートメント内に装着するには、圧電素子を取付けた位置からコイルを離して装着することが必要となる。しかし、その場合、圧電素子とコイルの間の配線に製造コストを要し、しかもトランスミッションは常時エンジンや路面から振動を受けるので、断線に注意が払われなければならない。
【０００６】
本発明は、上記の如くスペース的に限られた場所にパッシブタイプの圧電式振動抑制装置を設置する場合にインダクタンスコイルの配設に要するスペースの問題に対処し、この点に関し改良された圧電式振動抑制装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、圧電材の層とその一方の面に設けられた一方の板状電極とを含み、前記圧電材層の他方の面にて他方の板状電極を伴うかまたは振動が抑制されるべき物体を他方の電極として該物体の表面に取り付けられて該物体の振動を抑制する圧電式振動抑制装置にして、前記物体の振動により前記圧電材層が発生する電圧を印加されるインダクタンスが前記一方の板状電極の面上に這設されたコイルにより与えられるようになっていることを特徴とする圧電式振動抑制装置を提案するものである。
【０００８】
前記一方の板状電極は長方形の平面輪郭を有し、前記一方の板状電極の面上に於ける前記コイルの這設は前記長方形平面輪郭の縦辺に沿う延在を横辺に沿って繰り返すものであってよい。この場合、前記コイルの前記長方形平面輪郭の縦辺に沿って延在する部分の各々には透磁芯が設けられ、これらの透磁芯の両端には各透磁芯を磁気的に連結する透磁片が添えられ、前記コイルの前記長方形平面輪郭の縦辺に沿って延在する部分の各々に於けるコイルの巻回方向は前記透磁芯の各々を通って互いに同方向に磁力線を流す方向とされていてよい。
【０００９】
前記一方の板状電極の面上に這設されたコイルは絶縁性樹脂の層により該板状電極に固定されていてよい。
【発明の効果】
【００１０】
上記の如く、圧電材の層とその一方の面に設けられた一方の板状電極とを含み、前記圧電材層の他方の面にて他方の板状電極を伴うかまたは振動が抑制されるべき物体を他方の電極として該物体の表面に取り付けられて該物体の振動を抑制する圧電式振動抑制装置に於いて、前記物体の振動により前記圧電材層が発生する電圧を印加されるインダクタンスが前記一方の板状電極の面上に這設されたコイルにより与えられるようになっていれば、コイルのインダクタンスは上記の通りコイルの断面積Ｓとコイルの長さＬの積、即ちコイルが占める体積、に比例するので、コイルの直径を小さくする代わりに板状電極の全面にコイルを這わせることによりその長さを長くし、所要のインダクタンスを圧電材層の上に重なる薄い層状のスペース内にて得ることができる。
【００１１】
前記一方の板状電極が長方形の平面輪郭を有し、該一方の板状電極の面上に於ける前記コイルの這設が前記長方形平面輪郭の縦辺に沿う延在を横辺に沿って繰り返すものとされれば、直線状コイルの集合により板状電極上に広がる長方形平面輪郭の層状スペースを蜜に有効に利用してコイルを配置することができ、所要のインダクタンスを最小限の厚さに於いて得ることができる。
【００１２】
更に、前記コイルの前記長方形平面輪郭の縦辺に沿って延在する部分の各々に透磁芯が設けられ、これらの透磁芯の両端には各透磁芯を磁気的に連結する透磁片が添えられ、前記コイルの前記長方形平面輪郭の縦辺に沿って延在する部分の各々に於けるコイルの巻回方向が前記透磁芯の各々を通って互いに同方向に磁力線を流す方向とされれば、板状電極上に広がる長方形平面輪郭の層状スペース内に閉じた透磁環路網を形成し、コイルの透磁率を高め、所要のインダクタンスを得るコイル層をより一層薄くすることができる。
【００１３】
前記一方の板状電極の面上に這設されたコイルが絶縁性樹脂の層により該板状電極に固定されれば、圧電式振動抑制装置を圧電素子とコイルとが一体化された板状モジュールとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
パッシブタイプの圧電式振動抑制装置は、これを電気回路図的に表わせば、添付の図１に示す如く、キャパシタンス１０と交流発電機１２とを内包する圧電素子１４の該キャパシタンスと交流発電機に対しインダクタンス１６と抵抗１８とを直列に接続したものである。かかる電気回路の共振周波数を圧電素子１４が取り付けられる物体の抑制されるべき振動の周波数に合わせるために必要な抵抗１８は、インダクタンス１６を構成するコイルの線材の材質と太さの選定、或いはそれに加えてスペース的には極僅かのスペースしか要しない抵抗材の追加により得られるので、インダクタンス１６と抵抗１８とは、本発明に従って板状電極の面上に這設されるコイル装置２０により得られるものとされてよく、従って、本発明によれば、図１に示す如き電気回路よりなるパッシブタイプの圧電式振動抑制装置は、圧電素子１４上にコイル装置２０が一体に組み付けられ、何らの外部電気配線を要しない、板状モジュールとして得られる。
【００１５】
図２は、上記の如く圧電素子１４上にインダクタンス１６と抵抗１８を含むコイル装置２０が一体に組み付けられた板状モジュールを一つの実施の形態ついて示す幾分解図的断面図である。図２に於いて、図Ａは該板状モジュールの図Ｂに於ける断面Ａ−Ａの矢視方向図であり、図Ｂはその図Ａに於ける断面Ｂ−Ｂの矢視方向図であり、図Ｃはその図Ｂに於ける断面Ｃ−Ｃの矢視方向図である。
【００１６】
図２に於いて、上記のモジュールとして構成された圧電式振動抑制装置３０は、長方形の平面輪郭を有する圧電材の層３２と図示の例ではその両面に取りつけられた同じ長方形平面輪郭の一対の板状電極３４，３６とからなる圧電素子３８と、その一方の板状電極３６の面上を這うように設けられたコイル４０とを備えている。コイル４０は、図示の例では、板状電極３６の長方形平面輪郭の縦辺（図では長辺）に沿って延在し該長方形平面輪郭の横辺（図では短辺）に沿って配列された１２本のコイルユニット４０−１，４０−２，．．４０−１２を直列に連結したものよりなっている。コイルユニット４０−１〜４０−１２はそれらの図Ｂに於ける上端にて互いに隣接するものどうしが連結され、またコイルユニット４０−２〜４０−１１はそれらの図Ｂに於ける下端にて互いに隣接するものどうしが連結されている。更にコイルユニット４０−１とコイルユニット４０−１２の図Ｂに於ける下端は、図には示されていない導線により、いずれか一方が電極３４に、また他方が電極３６に接続されている。図１について説明した抵抗１８がコイルユニット４０−１，４０−２，．．４０−１２の線材の抵抗に加えて追加の抵抗を要するときには、それはこの導線の途中に組み込まれてよい。
【００１７】
コイルユニット４０−１，４０−２，．．４０−１２の各々には透磁芯４２−１，４２−２，．．４２−１２が設けられており、これらの透磁芯の両端には各透磁芯を磁気的に連結する透磁片４４，４６が添えられている。コイルユニット４０−１，４０−２，．．４０−１２の各々に於けるコイルの巻回方向は、透磁芯４２−１，４２−２，．．４２−１２の各々を通って図２のＢに矢印にて例示されている如く互いに同方向に磁力線を流す方向とされている。透磁芯４２−１，４２−２，．．４２−１２の両端に透磁片４４，４６が各透磁芯を磁気的に連結するよう図示の如く添えられ、コイルユニット４０−１，４０−２，．．４０−１２の各々に於けるコイルの巻回方向が上記の通り透磁芯４２−１，４２−２，．．４２−１２の各々を通って互いに同方向に磁力線を流す方向とされることにより、板状電極３６上に広がる長方形平面輪郭の層状スペース内に閉じた透磁環路網が形成され、コイルの透磁率を高め、所要のインダクタンスを得るコイル層をより一層薄くすることができる。
【００１８】
板状電極３６の面上に這設されたコイルユニット４０−１，４０−２，．．４０−１２からなるコイルと、透磁芯４２−１，４２−２，．．４２−１２と透磁片４４，４６からなる透磁網とは、絶縁性樹脂の層４８により板状電極３６に固定されており、圧電素子３８とコイル４０とは樹脂層により一体化され、板状電極３４の面にて振動が抑制されるべき物体の表面に接着材等により取り付けられれば、そのまま圧電式振動抑制装置として作動することができる板状モジュールとされている。尚、振動が抑制されるべき物体の少なくとも表面部が電極として作用し得るよう導電体よりなっている場合には、板状電極３４は省略され、該物体が圧電材層３２を挟んで板状電極３６に対向して作動する圧電素子の他方の電極とされてもよい。
【００１９】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】パッシブタイプの圧電式振動抑制装置を示す電気回路図。
【図２】本発明による圧電式振動抑制装置を一つの実施の形態ついて示す幾分解図的断面図であり、図Ａは図Ｂの断面Ａ−Ａによる矢視方向図、図Ｂは図Ａの断面Ｂ−Ｂによる矢視方向図、図Ｃは図Ｂの断面Ｃ−Ｃによる矢視方向図。
【符号の説明】
【００２１】
１０…キャパシタンス、１２…交流発電機、１４…圧電素子、１６…インダクタンス、１８…抵抗、２０…コイル装置、３０…圧電式振動抑制装置、３２…圧電材層、３４，３６…電極、３８…圧電素子、４０…コイル、４０−１，４０−２，．．．４０−１２…コイルユニット、４２−１，４２−２，．．．４２−１２…透磁芯、４４，４６…透磁片、４８…絶縁性樹脂層
【図１】
2006022902.tif 000003
【図２】
2006022902.tif 000004