(57)【要約】【課題】歯車の噛合い部やベルトとプーリの係合部の如き励振部にて発生した振動により、これと隔たったハウジング等の別の部位に共振により振動が惹起される場合に、かかる振動を簡単な構造により抑制する。【解決手段】物体の第一の部位に貼り付けられて該部位に生ずる機械的振動により歪んで電気分極を生じる第一の圧電素子片と、第一の部位の機械的振動に共振して振動を生ずる物体の第二の部位に貼り付けられ、第一の圧電素子片に生じた電気分極の電圧を印加されて歪み、物体の第二の部位に生ずる機械的振動を抑制する第二の圧電素子片とを導電接続する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の圧電材の層とその少なくとも一方の表面を覆う電極層とを有し、物体の第一の部位に貼り付けられて該部位に生ずる機械的振動により歪んで前記第一の圧電材層に電気分極を生じ、該第一の圧電材層の両表面間に電圧を生ずる第一の圧電素子片と、第二の圧電材の層とその少なくとも一方の表面を覆う電極層とを有し、前記物体の第二の部位に貼り付けられ、該第二の圧電材層の両表面間に前記第一の圧電素子片の前記第一の圧電材層の両表面間に生じた電圧を印加されて歪み、該歪みにより前記物体の前記第一の部位の機械的振動に共振して前記物体の前記第二の部位に生ずる機械的振動を抑制する第二の圧電素子片と、前記第一の圧電素子片の前記第一の圧電材層の両表面に対する電極の各々を前記第二の圧電素子片の前記第二の圧電材層の両表面に対する電極の各々に導電接続する導電手段とを有することを特徴とする防振装置。
【請求項２】
前記第一および第二の圧電材層の少なくとも一方に於ける一方の電極層は前記物体よりなっていることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
【請求項３】
前記導電手段はその一部が前記物体よりなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の防振装置。
【請求項４】
前記第一の部位は歯車伝動装置の軸受部の一部であり、前記第二の部位は該歯車伝動装置のハウジングの一部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防振装置。
【請求項５】
前記第一の部位は無端ベルト伝動装置の軸受部の一部であり、前記第二の部位は該無端ベルト伝動装置のハウジングの一部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防振装置。
【請求項６】
前記無端ベルト伝動装置は多数の駒部材を環状帯により担持した無端ベルトを用いたものであることを特徴とする請求項５に記載の防振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いて物体の振動を抑制する防振装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
シート状の圧電素子片はその両面間に電圧が掛けられるとその面に沿う方向に伸縮を生ずることから、振動を生ずる物体の表面に圧電素子片を貼り付け、その両面間に適当な振動電圧を印加することにより物体の振動を抑制することが知られている。そのような防振対策を示す特許文献としては、例えば下記の特許文献１〜４がある。
【特許文献１】特開平５-１３３４３５
【特許文献２】特表２００２-５３１７８３
【０００３】
上記の各特許文献にも示されている如く、圧電素子片を用いた従来の防振対策は、振動センサ等により抑制すべき振動を検出し、それを電気的に処理して圧電素子片に印加すべき振動電圧を生成し、それを圧電素子片に印加するものであり、そのため振動センサ等が必要となる。尚、上記の特許文献２には、２つの圧電要素とインダクタンスを組み合わせた電気回路が示されているが、この場合にもインダクタンスが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、歯車伝動装置や無端ベルト伝動装置等の動力伝動装置に於いて問題となる振動が、歯車の歯の噛み合い部やベルトとプーリの係合部の如き励振部にて発生した振動によりハウジングの如き励振部とは隔たった別の部位に共振により惹起された振動であることに着目し、このように励振部と振動部とが或る物体の異なる部位あり、振動部の振動は励振部の振動に同期した共振振動である場合に、かかる振動を簡単な構造により抑制することのできる防振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】
【０００５】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、第一の圧電材の層とその少なくとも一方の表面を覆う電極層とを有し、物体の第一の部位に貼り付けられて該部位に生ずる機械的振動により歪んで前記第一の圧電材層に電気分極を生じ、該第一の圧電材層の両表面間に電圧を生ずる第一の圧電素子片と、第二の圧電材の層とその少なくとも一方の表面を覆う電極層とを有し、前記物体の第二の部位に貼り付けられ、該第二の圧電材層の両表面間に前記第一の圧電素子片の前記第一の圧電材層の両表面間に生じた電圧を印加されて歪み、該歪みにより前記物体の前記第一の部位の機械的振動に共振して前記物体の第二の部位に生ずる機械的振動を抑制する第二の圧電素子片と、前記第一の圧電素子片の前記第一の圧電材層の両表面に対する電極の各々を前記第二の圧電素子片の前記第二の圧電材層の両表面に対する電極の各々に導電接続する導電手段とを有することを特徴とする防振装置を提案するものである。
【０００６】
前記第一および第二の圧電材層の少なくとも一方に於ける一方の電極層は前記物体よりなっていてよい。また、前記導電手段の一部が前記物体よりなっていてもよい。
【０００７】
前記第一の部位は歯車伝動装置の軸受部の一部であり、前記第二の部位は該歯車伝動装置のハウジングの一部であってよく、或いはまた、前記第一の部位は無端ベルト伝動装置の軸受部の一部であり、前記第二の部位は該無端ベルト伝動装置のハウジングの一部であってよい。特に後者の場合、前記無端ベルト伝動装置は多数の駒部材を環状帯により担持した無端ベルトを用いたものであってよい。
【発明の効果】
【０００８】
上記の如く第一の圧電素子片と第二の圧電素子片と導電手段とを用い、第一の圧電素子片をその圧電材層の電極層が設けられている一方の表面とは反対側の他方の表面にて導電性の物体の第一の部位に直に貼り付けるか、または該他方の表面に他の一つの電極層を挟んで物体の第一の部位に貼り付け、また第二の圧電素子片についても、同様に、それをその圧電材層の電極層が設けられている一方の表面とは反対側の他方の表面にて導電性の物体の第二の部位に直に貼り付けるか、または該他方の表面に他の一つの電極層を挟んで物体の第二の部位に貼り付け、導電手段により、第一の圧電素子片の圧電材層の両表面に対する電極の各々を第二の圧電素子片の圧電材層の両表面に対する電極の各々に導電接続することにより、物体の第一の部位に生ずる機械的振動により第一の圧電素子片の圧電材層が歪んで電気分極を生じ、その両表面間に電圧を生じたとき、その電圧を第二の圧電素子片の圧電材層の両表面間に印加し、第二の部位が第一の部位の機械的振動に共振して振動することに対し、該振動に同期した振動抑制作用を及ぼすことができ、何らの演算装置を用いることなく、そのような共振により第二の部位が振動することを直接的に抑制することができる。
【０００９】
前記第一および第二の圧電材層の少なくとも一方に於ける一方の電極層が前記物体よりなっていれば、防振装置はより一層簡単な構造にて得られる。前記導電手段の一部が前記物体よりなっていても、防振装置はより一層簡単な構造となる。
【００１０】
上記の作動原理による防振装置は、第一の部位が歯車伝動装置の軸受部の一部であって歯車の噛合いにより生ずる振動を励起する部分であり、第二の部位が該歯車伝動装置のハウジングの一部であって歯車の噛合いにより生ずる振動に共振するような部分である場合に効果的に作動する。
【００１１】
同様に、上記の作動原理による防振装置は、第一の部位が無端ベルト伝動装置の軸受部の一部であってプーリに対するベルトの係合或は離脱により振動を励起する部分であり、第二の部位が該無端ベルト伝動装置のハウジングの一部であってプーリに対するベルトの係合或は離脱により生ずる振動に共振するような部分である場合に効果的に作動する。特に後者の場合には、無端ベルト伝動装置が多数の駒部材を環状帯により担持した無端ベルトを用いたものであり、プーリに対するベルトの係合或は離脱が不連続な各駒部材を介して生じることによって、振動が明確な振動数を伴って行われる場合に、的確に効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
添付の図１は、本発明による防振装置を歯車伝動装置に適用した一つの実施の形態を示す解図的断面図であり、図２は図１に於ける切断線II−IIによる断面図である。尚、図２に於いては、導電線は省略されている。また図１および２のいずれの於いても、圧電素子片に於ける圧電材層および電極層の厚みは、図示の都合上、その表面の広がり寸法の大きさに比して実際より大きく示されている。
【００１３】
これらの図に於いて、１０および１２は互いに噛み合った２つの歯車であり、それぞれ軸１４および１６により担持され、これらの軸は各々一対の軸受１８、２０および２２、２４を介してハウジング２６より支持されている。軸受１８、２０、２２、２４は、図示の例では、いずれも外輪および内輪とそれらの間に嵌装された幾つかのボールを備えたボール軸受である。ハウジング２６には、軸受１８、２０、２２、２４を受ける箇所にハブ部２８、３０、３２、３４が形成されている。これらハブ部はそれぞれボール軸受の外輪の円筒状外周面を受ける円筒状内周面を備えているが、該円筒状内周面の一部には、その円筒状輪郭に沿って円弧状の窪み３６、３８、４０、４２が形成されており、これらの円弧状窪みに沿って円弧状に湾曲された圧電素子片４４、４６、４８、５０がハブ部と軸受外輪の間に挟まれた状態で装着されている。
【００１４】
圧電素子片４４、４６、４８、５０は、図示の実施の形態では、いずれも圧電材の層とその両方の表面を覆う一対の電極層とを有している。上記の通り図１および２に於いては、圧電材層および電極層の厚みは、図示の都合上、その表面の広がり寸法の大きさに比して実際より大きく示されており、特に電極層は実際には極薄い層であってよいものである。また、図には示されていないが、圧電材層の両表面を覆う一対の電極層の外面には適当な絶縁塗装が施されるか、または適当な絶縁材による絶縁層が装着されているものとする。尚、ハウジング２６が金属等の導電材料より作られているとすれば、圧電素子片のハブ部２８、３０、３２、３４に当接する側の電極層は省略され、導電材料よりなるハブ部の内周面が円弧状窪み３６、３８、４０、４２の部分にて一方の電極とされてもよい。
【００１５】
歯車１０と１２の噛合いにより生ずる励振作用は、主としてそれぞれの軸１４と１６とを互いに引き離す方向の力が間歇的に作用することによるので、かかる励振作用に応じて分極電圧を発生させる圧電素子片４４、４６、４８、５０は、図示の如く圧電素子片４４、４６と圧電素子片４８、５０とが軸１４と１６に対する軸受を中に挟んで互いに反対方向を向くように配置されている。これらの圧電素子片の湾曲方向の広がりの大きさは、軸１４と１６とを互いに引き離し或いは近づける方向の振動変位により圧電素子片４４、４６、４８、５０にその延在方向の伸縮を起こさせ、圧電効果により圧電素子片４４、４６、４８、５０に生ずる分極電圧が、以下に説明される逆圧電効果用の圧電素子片を有効に作動させる大きさとなるよう、図示の例の如く適当に定められればよい。
【００１６】
上記の逆圧電効果用圧電素子片として、図示の実施の形態では、圧電素子片４４等と同様に圧電材の層とその両方の表面を覆う一対の電極層とを有する圧電素子片５２が、ハウジング２６の一部であって、歯車１０と１２の噛合いにより軸１４と１６の間に生ずる引離し或いは近づけ振動に同期して共振を生じやすい部位に貼り付けられている。圧電素子片５２もまた、その一対の電極層のうちハウジング２６の表面に接する側の電極層の外面には、適当な絶縁塗装が施されるか、または適当な絶縁材による絶縁層が装着されているものとする。尚、この場合にも、ハウジング２６が金属等の導電材料より作られているとすれば、圧電素子片５２のハウジング２６に当接する側の電極層は省略され、導電材料よりなるハウジングが一方の電極とされてもよい。
【００１７】
そして、圧電素子片５２の一対の電極層には、歯車１０と１２の噛合いにより軸１４と１６の間に生ずる引離し或いは近づけ振動により圧電素子片４４、４６、４８、５０に生ずる分極電圧が、同振動に同期して圧電素子片５２を貼り付けられたハウジングの部位が共振することに対し、それを抑制する方向に圧電素子片５２が伸縮歪みを生ずる極性にて圧電素子片５２に印加されるよう、圧電素子片４４、４６、４８、５０の一対の電極層と圧電素子片５２の一対の電極層とが、導電線５４、５６、５８、６０、６２、６４にて図示の如く導電接続されている。導電線５４、５６、５８、６０は、図にて解図的に示されている如く、ハウジング２６に明けられた孔を通ってハウジングを貫通しており、ハウジングとは電気的に絶縁されている。しかし、ハウジング２６が導電材よりなる場合、導電接続の一部がハウジング２６により行われるようになっていてもよい。
【００１８】
図３は、本発明による防振装置を無端ベルト伝動装置に適用した一つの実施の形態を示す解図的断面図である。この図は、２つのプーリ対間に無端ベルトが掛け渡された無端ベルト伝動装置をプーリ対の一方の外側の側方の位置にてハウジングをその外周部とハブ部の根元を横切る切断面にて切断して見た図である。
【００１９】
図３には、２つのプーリ対のそれぞれの図にて手前側にあるプーリが６６、６８として示されている。これら２つのプーリ対は、ハウジング７０の２つのハブ部７２、７４にて軸受７６、７８を介して手前側を支持された軸８０、８２により担持されており、２つのプーリ対間に張り渡された無端ベルト８４を経てその間に回転動力を伝達するようになっている。無端ベルト８４は多数の駒部材８６を環状帯８８により担持した構造のものであり、車輌用無端ベルト伝動装置の無端ベルトとしてはよく知られたものである。軸受７６、７８もまた外輪および内輪とそれらの間に嵌装された幾つかのボールを備えたボール軸受である。ハブ部７２、７４もまたそれぞれボール軸受の外輪の円筒状外周面を受ける円筒状内周面を備えているが、該円筒状内周面の一部には、その円筒状輪郭に沿って円弧状の窪み９０、９２が形成されており、これらの円弧状窪みに沿って円弧状に湾曲された圧電素子片９４、９６がハブ部と軸受外輪の間に挟まれた状態で装着されている。
【００２０】
圧電素子片９４、９６も、図示の実施の形態では、いずれも圧電材の層とその両方の表面を覆う一対の電極層とを有している。ここでも、圧電材層および電極層の厚みは、図示の都合上、その表面の広がり寸法の大きさに比して実際より大きく示されており、特に電極層は実際には極薄い層であってよいものである。また、図には示されていないが、圧電材層の両表面を覆う一対の電極層の外面には適当な絶縁塗装が施されるか、または適当な絶縁材による絶縁層が装着されているものとする。また、ハウジング７０が金属等の導電材料より作られているとすれば、圧電素子片のハブ部７２、７４に当接する側の電極層は省略され、導電材料よりなるハウジングが一方の電極とされてもよい。尚、図３に於ける以上の構造は２つのプーリ対のそれぞれの図にて手前側にあるプーリ６６、６８についてのものであり、２つのプーリ対のそれぞれの図にて向こう側にあるプーリについても、同様のハブ部と軸受が設けられ、その間に同様の圧電素子片が組み込まれていてよい。
【００２１】
かかる無端ベルト伝動装置に於ける作動時の振動は、主として無端ベルトの各部がプーリ対上に着座したりまたプーリ対との接触から外れるときのぶれに起因して生ずるので、かかる振動に応じて分極電圧を発生させる圧電素子片９４、９６は、図示の如く軸受７６，７８の無端ベルト８４の張力を受ける部位に配置されている。これらの圧電素子片の湾曲方向の広がりの大きさもまた、２つのプーリ軸が互いに向かい合う方向に沿う励振力による振動変位により圧電素子片９４、９６にその延在方向の伸縮を起こさせ、圧電効果により圧電素子片９４、９６等に生ずる分極電圧が、以下の逆圧電効果用圧電素子片を有効に作動させる大きさとなるよう、図示の例の如く適当に定められればよい。
【００２２】
この場合にも、逆圧電効果用圧電素子片として作動する圧電素子片９８は、ハウジング７０の一部であって、無端ベルトの各部がプーリ対上に着座したりまたプーリ対との接触から外れるときのぶれに起因して生ずる振動の方向、即ち２つのプーリ軸が互いに向かい合う方向に沿う振動に同期して共振を生じやすい部位に貼り付けられている。圧電素子片９８もまた、その一対の電極層のうちハウジング７０の表面に接する側の電極層の外面には、適当な絶縁塗装が施されるか、または適当な絶縁材による絶縁層が装着されているものとする。尚、この場合にも、ハウジング７０が金属等の導電材料より作られているとすれば、圧電素子片９８のハウジング７０に当接する側の電極層は省略され、導電材料よりなるハウジングが一方の電極とされてもよい。
【００２３】
そして、圧電素子片９８の一対の電極層には、無端ベルトの各部がプーリ対上に着座したりまたプーリ対との接触から外れるときのぶれに起因して励振される軸受部の振動により圧電素子片９４、９６に生ずる分極電圧が、同振動に同期して共振を生ずるハウジングの部位に貼り付けられた圧電素子片９８に対し、圧電素子片９８がそれを抑制する方向に伸縮歪みを生ずる極性にて印加されるよう、圧電素子片９４、９６の一対の電極層と圧電素子片９８の一対の電極層とが、図示の如く導電線１００、１０２、１０４、１０６により導電接続されている。この場合にも、図にて解図的に示されている如く、導電線１００、１０２はハウジング２６に明けられた孔を通ってハウジングを貫通しており、ハウジングとは電気的に絶縁されている。
【００２４】
図４は、図１に示した歯車伝動装置の防振装置に於ける圧電側の圧電素子片４４、４６、４８、５０と逆圧電側の圧電素子片５２とを導電接続する導電線６２と６４の途中に変圧器１０８が組み込まれた例を示す図１と同様の解図的断面図である。図４に於いては、図１に示す部分に対応する部分には図１に於けると同じ符号が付されている。この場合、圧電側の圧電素子片４４、４６の一方の電極に通じる導電線５６と圧電素子片４８、５０の一方の電極に通じる導電線５８とは導電線１１０により変圧器１０８の入力側端子の一方に接続され、また圧電素子片４４、４６の他方の電極に通じる導電線５４と圧電素子片４８、５０の他方の電極に通じる導電線６０とは導電線１１２により変圧器１０８の入力側端子の他方に接続されており、変圧器１０８の出力側両端子が導電線１１４、１１６により逆圧電側の圧電素子片５２の両電極に接続されている。こうして圧電側の圧電素子片に生じた分極電圧を変圧して逆圧電側の圧電素子片に印加することにより、圧電側の圧電素子片の圧電材層の圧電特性と逆圧電側の圧電素子片の圧電材層の逆圧電特性との間に電圧によって左右される適合性の変化があるとき、それを最適化することができる。
【００２５】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの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】
【００２６】
【図１】本発明による防振装置を歯車伝動装置に適用した一つの実施の形態を示す解図的断面図。
【図２】図１に於ける切断線II−IIによる断面図。
【図３】本発明による防振装置を無端ベルト伝動装置に適用した一つの実施の形態を示す解図的断面図。
【図４】図１に示す歯車伝動装置の防振装置に於ける圧電側の圧電素子片と逆圧電側の圧電素子片とを導電接続する導電線の途中に変圧器が組み込まれた例を示す図１と同様の解図的断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１０，１２…歯車、１４，１６…軸、１８，２０，２２，２４…軸受、２６…ハウジング、２８，３０，３２，３４…ハブ部、３６，３８，４０，４２…円弧状の窪み、４４，４６，４８，５０，５２…圧電素子片、５４，５６，５８，６０，６２，６４…導電線、６６，６８…プーリ、７０…ハウジング、７２，７４…ハブ部、７６，７８…軸受、８０，８２…軸、８４…無端ベルト、８６…駒部材、８８…環状帯、９０，９２…円弧状の窪み、９４，９６，９８…圧電素子片、１００，１０２，１０４，１０６…導電線、１０８…変圧器、１１０，１１２，１１４，１１６…導電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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