(57)【要約】【課題】振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる振動低減部材を提供する。【解決手段】振動低減部材１は振動機器が固定配置される本体部１０を有している。また、本体部１０には半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部２１、２２としており、振動部２１、２２の先端には貫通孔２１ｚ、２２ｚが形成されている。このようにして振動部２１、２２の慣性質量を減少させることで、振動部の長さを変えずにその固有振動数を高く設定できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動機器が固定配置される板状構造体であって、
前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、
当該振動部に貫通孔を形成したことを特徴とする振動低減部材。
【請求項２】
振動機器が固定配置される板状構造体であって、
前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、
当該振動部の板厚を局所的にその他の部分よりも薄くしたことを特徴とする振動低減部材。
【請求項３】
振動機器が固定配置される板状構造体であって、
前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、
当該振動部の先端の幅が連結部の幅と異なることを特徴とする振動低減部材。
【請求項４】
振動機器が固定配置される板状構造体であって、
前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、
前記振動部に凹部を形成したことを特徴とする振動低減部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動機器による振動を低減する振動低減部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やプリンタなどのＡＶ、ＯＡ機器には、モータや歯車、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の高速回転する部品が用いられている。近年、これらモータや歯車の回転をより高速にすることで、ＡＶ、ＯＡ機器の高速化・高機能化が実現されているが、これに伴う振動の増大は、ＤＶＤの読取精度の悪化や、機器から発生する騒音の増大につながっている。このため、高速に回転するモータ等により生じる振動及び振動による騒音を低減することが望まれている。特許文献１には、このような振動を低減させる動吸振器が開示されている。特許文献１の動吸振器は、おもりと粘弾性体とを一体成形し、モータの回転軸に取り付けることで、動吸振器自体が振動して、モータの振動を低減するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６６９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の振動の原因が、モータ、歯車等の振動機器が固定されるブラケット、フレーム、外装パネル等の各部位における、振動機器の振動に起因して発生する共振である場合には、特許文献１のような粘弾性体を用いた動吸振器（減衰のある動吸振器）を各部位における固有振動数に調整して装着することにより、その部位の振動を低減することができる。しかし、振動の原因が振動機器による強制振動（振動機器そのものの振動）である場合には、動吸振器の固有振動数を振動機器の加振振動数に調整しても、粘弾性体に生じる変位と力の位相が一致せず、動吸振器の振動抑制力と振動機器の強制加振力とが完全に逆位相とならない。そのため、動吸振器取付け点の変位が零とならず、十分な振動低減効果が得られない。
【０００５】
そこで、振動機器を固定する構造体に、この構造体と一体形成された動吸振器（減衰のない動吸振器）を設けることにより、振動機器による強制振動の低減が可能になると考えられる。この構成による場合、動吸振器において振動する部分（振動部）の長さ、厚みを変化させることによって、動吸振器の固有振動数と振動機器による加振周波数とを一致させれば、振動機器の振動による強制加振力と逆位相の振動抑止力が動吸振器に発生し、十分な振動低減効果が得られる。
【０００６】
この構成を用いて、異なる種類の振動機器に対応させて動吸振器の固有振動数を調整する場合に、構造体の設置条件において、周囲の部材との間に大きな隙間があることなどにより動吸振器の振動部を長くすることが可能な場合には問題がない。しかし、構造体の設置条件によっては、振動部の長さを変化させるのが困難な場合があり、その場合には、上記の動吸振器を用いても、動吸振器の固有振動数と振動機器による加振周波数とを一致させることができず、十分な振動低減効果が得られない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる振動低減部材を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の振動低減部材は、振動機器が固定配置される板状構造体であって、前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、当該振動部に貫通孔を形成している。これによると、振動部の慣性質量を減少させることで、振動部の長さを変えずにその固有振動数を高く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【０００９】
また、別の観点において、本発明の振動低減部材は、振動機器が固定配置される板状構造体であって、前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該振動部の板厚を局所的にその他の部分よりも薄くしている。これによると、振動部の慣性質量を減少させることで、振動部の長さを変えずにその固有振動数を高く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【００１０】
また、別の観点において、本発明の振動低減部材は、振動機器が固定配置される板状構造体であって、前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、当該振動部の先端の幅が連結部の幅と異なっている。これによると、振動部の慣性質量やバネ定数を変化させることで、その固有振動数を任意に設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【００１１】
また、別の観点において、本発明の振動低減部材は、振動機器が固定配置される板状構造体であって、前記板状構造体に半島形状の切り込みを入れ、当該切り込みの内側部分を振動部とし、前記振動部に凹部を形成している。これによると、振動部の曲げ剛性を増加させることで、その固有振動数を高く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る振動低減部材について説明する。図１は、本実施形態に係る振動低減部材の上面視における断面模式図であり、本実施形態の全体構成を示している。図２は、図１の振動低減部材の構造を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、振動低減部材１は本体部１０を有している。本体部１０は、一枚の鋼板をコの字型の形状となるように折り曲げて形成された板状構造体であり、背面１０ａと側面１０ｂ、１０ｂとを有している。本体部１０には、例えば、ＯＡ（Office Automation）機器やＡＶ(Audio Visual)機器等に使用されるモータ６や歯車７などの振動機器が固定配置される。本実施形態においては、モータ６は、回転軸６ａと、回転軸６ａの先端に取り付けられた歯車６ｂとを有している。また、歯車７は、モータ６の歯車６ｂと咬合するように設けられており、歯車６ｂが回転することで回転し、図示しない他の装置等にモータ６の駆動力を伝達する。なお、振動機器はモータや歯車のような一定の回転数で回転する回転機構には限定されず、スピーカなどに用いられる電磁コイルなど、一定周波数の電気信号により励振されるような振動機構も含み、一定周波数の振動を発生する全ての振動源が該当する。
【００１５】
また、本体部１０には、軸孔１０ｈ、１０iが形成されており、モータ６の回転軸６ａ及び歯車７の回転軸７ａが、軸孔１０ｈ及び軸孔１０iにおいて回転可能に支持されている。それにより、モータ６及び歯車７が本体部１０に固定配置されている。以下、モータ６及び歯車７を振動機器と記す。また、図２では、モータ６、歯車７、及び軸孔１０ｈ、１０ｉを省略している。
【００１６】
図２に示すように、本体部１０は振動対２０を有している。振動対２０は、背面１０ａに切れ込みを入れて形成されており、振動機器の駆動による本体部１０の背面１０ａに垂直な方向の振動を低減するためのものである。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照しつつ、振動対２０の構成について説明する。図３は、図２の振動対２０の正面拡大概略図である。図２に示すように、本体部１０の背面１０ａに振動対２０が形成されている。図３に示すように、振動対２０は二つの振動部２１、２２を有しており、これら二つの振動部２１、２２は、それぞれ、背面１０ａから鋼板の厚み方向に貫通させて、同形状の二つのコの字状の切り込み２１ｓ、２２ｓを入れることにより形成されたものである。さらに、振動部２１、２２には、それぞれの先端部に、貫通孔２１ｚ、２２ｚが形成されている。また、二つの振動部２１、２２は、二つのコの字状の切り込み２１ｓ、２２ｓの内側部分２１ｉ、２２ｉと本体部１０とを連結する連結部２１ｃ、２２ｃ同士が対向し、且つ背面１０ａに垂直な平面について互いに面対称となるように形成されている。振動対２０がこのように構成されることにより、振動部２１、２２が、背面１０ａの法線方向、すなわち、振動機器による振動方向と同方向に振動可能となっている。
【００１８】
そして、振動対２０の振動部２１、２２の固有振動数が、振動機器の加振振動数と一致する場合に、本体部１０が振動せずに振動部２１、２２が振動し、本体部１０の振動を最小限に抑えることができる。そのため、これらの振動数が一致するように、振動対２０の振動部２１、２２の形状寸法(具体的には内側部分２１ｉ、２２ｉの長手方向の長さ、幅、厚み)が適当に調整されている。
【００１９】
ここで、振動対２０の振動数の調整について図６（ｄ）、（ｅ）を用いつつ説明する。図６（ｄ）は、振動部２１が振動している状態を表わす概略図であり、図６（ｅ）は、振動部２１を板ばねと仮定した場合の板ばねの構造を示す概略図である。本体部１０の振動は、振動機器であるモータ６の回転や歯車６ｂ、７の咬合により発生するため、本体部１０の振動数Ωは、振動機器の強制振動による加振振動数ΩＯと等しく、Ω＝ΩＯの関係が成立している。また、振動機器による振動数ΩＯは既知であるため、本体部１０の振動数Ωもそれにより決定する。また、振動する振動部２１、２２を先端におもりを有する板ばねと考え（図６（ｄ）、（ｅ）参照）、そのバネ定数をｋとし、振動部２１、２２の質量をｍ、振動部２１、２２の固有振動数をωとすると、以下の関係が成立する。
ｋ＝ｍω２（式１）
さらに、上述したように、次式を満足すれば、本体部１０の振動を最小限に抑えることができる。
ω＝Ω（式２）
以上から、（式１）と（式２）の両式を満足するように、振動部２１、２２の形状寸法を適当に調整してｍ、ｋを変化させて振動対２０を形成することで、本体部１０の振動を最小限に抑えることができる。
【００２０】
次に、振動部２１を用いて、振動対２０の振動数の調整についてより具体的に説明する。図４に示した振動部２１のＡ−Ａ断面概略図は、振動している状態において、図６（ｄ）のように示され、このような振動部は、上記のように、先端におもりのついた板ばねのモデルに置き換えて考えることができる（図６（ｅ）参照）。このような板ばねと考えた場合に、ばね部分のバネ定数をｋ、振動時のおもりの有効慣性質量をｍとすると、上記の式１の関係が成立する。ここで、上記の式２を満たすようにｋ、ｍを変化させることにより、本体部１０の振動を最小限に抑えることができる。
【００２１】
本実施形態においては、振動部２１、２２の先端に貫通孔２１ｚ、２２ｚを形成することにより、振動部２１の慣性質量を減少させることで、振動部２１、２２の長さを変えずにその固有振動数を高く設定できる。このようにすることで、振動部２１、２２の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部２１、２２の固有振動数ωを適当に調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【００２２】
ここで、例えば、図４に示すような、長さＬを有する振動部２１Ａがあったとして、これを標準的な振動部とする。ここで、振動部２１Ｂは長さＬ’を有し、Ｌ’は上記の振動部２１Ａの長さＬよりも長い。このようにすることで、振動部２１Ｂの固有振動数を低くすることができる。また、振動部２１Ｃのように、その長さＬ’’をＬよりも短くすることで、振動部２１よりも固有振動数を高く設定できる。しかし、本体部の設置条件、設置環境などにより、本体部において、振動部の長さを変化させるのが困難な場合がある。例えば、本体よりも長さＬが長くなるような場合である。このような場合には、振動部２１Ａに対して振動部２１Ｃのように、振動部の長さを短く設計することはできても、振動部２１Ｂのように長くすることが困難であることが考えられる。そこで、図５に示した振動部２１Ｅのように、振動部２１Ｅの根元（連結部）付近に貫通孔２１ｙを形成することで、振動部２１Ｅのバネ定数ｋが小さくなり、振動部２１Ｅの長さを変えずにその固有振動数ωを低く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させずに、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数ωを適当に調整することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、振動部２１、２２が、背面１０ａにおいて面対称に形成されているため、これら二つの振動部２１、２２は、二つの振動部２１、２２の連結部２１ｃ、２２ｃを基点に振動するようになっている。もし、振動部２１、２２の形状が面対称でない場合、振動部２１、２２の振動に伴って中心部２３にねじりモーメントが生じる。その結果、本体部１０の形状寸法を変化させた場合に、振動部２１、２２の固有振動数も変化してしまい、振動部２１、２２の形状寸法だけで振動部２１、２２の固有振動数を設定することができなくなる。しかし、本実施形態のように振動部２１、２２を面対称に形成することで、振動部２１、２２の振動に伴う中心部２３にねじりモーメントが生じなくなるので、本体部１０の形状寸法の影響を受けることなく、振動部２１、２２の形状寸法のみによって振動部２１、２２の固有振動数を設定できるようになる。
【００２４】
また、上記のように、振動対２０を構成する振動部２１、２２が本体部１０を形成する鋼板に切れ込みを入れることで形成されているため、振動部２１、２２における振動機器による振動の減衰をほぼ零とすることができる。具体的には、振動低減部材１の材料内部の転位などによる摩擦や、空気との摩擦に起因する振動が熱エネルギーに変換されることにより振動の減衰が発生するが、本体部１０と振動部２１、２２とが一体形成されていることで、本体部１０と振動部２１、２２との間の接触摩擦がなくなり、材料内部の摩擦や空気摩擦のみとなるので、振動の減衰を限りなく零に近づけることができる。これにより、振動部２１、２２に生じる変位と力とが同位相で振動するため、振動機器の振動による強制加振力と逆位相の振動抑止力が発生する。このように、振動対２０が減衰のない動吸振器として機能することで、振動対２０と本体部１０とを連結する連結部２１ｃ、２２ｃにおける変位を常に零とすることができ、振動の原因が振動機器の強制振動である場合においても、十分な振動低減効果が得られる。
【００２５】
また、振動対２０を構成する振動部２１、２２は、本体部１０を形成する鋼板と同じ鋼板に一体に形成されている。そのため、振動低減部材１の本体部１０と振動部２１、２２とを同じ製造工程で製造することができ、振動部を形成するための別材料が不要となり、また、振動部の製造時間を短縮することができる。
【００２６】
なお、この振動する振動対２０の減衰特性としては、振動対２０に生じる変位と力との位相をδとすると、tanδ＝0.05以下となることが好ましい。また、本体部１０を形成する材料は、上述した鋼板の他、ステンレス板、アルミ板、銅板等の金属やエンジニアリングプラスチック等の減衰の少ない弾性材料を使用することが好ましく、それにより、本体部１０と振動部２１、２２との間で、振動の減衰を限りなく零に近づけることができる。
【００２７】
（第１乃至第１３変形例）
次に、本実施形態の第１乃至第９変形例について、図４乃至６を用いつつ、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図４乃至６においては、二つの振動部を有する振動対の一方（振動部２１）の変形例のみを示し、他方の振動部を図略するが、上記の実施形態と同様に、他方の振動部が面対称に形成されているものとする。本体部の設置環境、設置条件により、振動部の長さを変化させるのが困難な場合に、振動部を以下のような形態にすることで、その制約下で振動部の固有振動数ωを適当に設定することが可能となる。
【００２８】
以下、図４及び図６に記載した変形例について説明する。振動部は、上記の実施形態のようなコの字状の切り込みにより形成されているものには限られず、以下に説明する第１〜第６変形例のように、振動部の先端の幅が連結部の幅と異なっていてもよい。第１変形例に係る振動部２１Ｆ、第２変形例に係る振動部２１Ｇ、第３変形例に係る振動部２１Ｈにおいては、振動部の先端を根元の連結部よりも幅広にしている。このようにすることで、振動部２１Ｆ〜２１Ｈの慣性質量が増加し、固有振動数を低く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。逆に、第４乃至第６変形例に係る振動部２１Ｐ〜２１Ｒのように、振動部の先端を根元の連結部よりも幅狭にしてもよい。このようにすることで、振動部２１Ｐ〜２１Ｒのバネ定数ｋが増加し、固有振動数を高く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【００２９】
次に、図５、図６に記載した変形例について説明する。図５、図６においては、変形例ごとに（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３図で表わしており、（ａ）は上面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）に対応したＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を示している。第７変形例に係る振動部２１Ｉには、プレス加工などで本体部を局所的に凹ませることにより、凹部２１ｘが形成されている。このようにすることで、振動部２１Ｉ先端の曲げ剛性が増加し、振動部２１Ｉの長さを変えずにその固有振動数を高く調整できる。
【００３０】
この調整について、図６（ｅ）のモデルで説明する。凹部２１ｘを設けることで、先端部が、板ばねではなくおもり（質量ｍ）として機能するようになり、板ばね部分（凹部以外の部分）の長さが減少する。ここで、下記の式３のように、凹部の長さの１乗に比例しておもりの質量ｍが増大し、凹部以外の部分の長さの３乗に反比例してバネ定数ｋが増大するので、板ばね部分の長さが減少すると、バネ定数ｋが大きくなる。式２より、ω＝√（ｋ／ｍ）の関係が成立しており、ｋの増大に伴い、ωが大きくなる。このようにすることで振動部の固有振動数を調整できる。
ｍ  ∝  Ｌα、  ｋ  ∝  １／｛（１−α）Ｌ｝３  （式３）
【００３１】
第８変形例に係る振動部２１Ｊは、凹部２１ｗが、振動部の長手方向に長く形成されている。これにより、先端部のおもりとして機能する部分の長さが長くなり、板ばね部分の長さがさらに減少するので、バネ定数ｋがさらに大きくなり（式３）、振動部２１Ｉよりも固有振動数を高く設定できる。また、このようにすることで、おもりに相当する部分が増大し、慣性質量が大きくなる。このように、固有振動数ωは振動部の長さＬ、凹部の割合αを適当に設定することで調整できる（式４参照）。
ω＝√（ｋ／ｍ）  ∝  √［１／（αＬ）・１／｛（１−α）Ｌ｝３］
＝√（１／｛α（１−α）３・Ｌ４｝）
ω  ∝  √（１／｛α（１−α）３・Ｌ４｝）（式４）
（０＜α＜１）
α：振動部の長さＬに対する凹部の長さの割合（αＬ：凹部の長さ）
【００３２】
さらに、第９変形例に係る振動部２１Ｋのように、凹部２１ｖの長さを長手方向と垂直な方向に長くしたり、さらに、第１０変形例に係る振動部２１Ｌのように、凹部２１ｕの長さを長手方向に長くしたりすることで、同様にバネ定数ｋを変化させて固有振動数を適当に設定することができる。
【００３３】
また、第１１変形例にかかる振動部２１Ｍは、凹部２１ｒの長さを、上記の振動部２１Ｊよりもさらに長くしている。このようにすることで、Ｂ−Ｂ断面の断面２次モーメントが増大し、バネ定数ｋを大きくなるので、固有振動数を高くすることができる。
【００３４】
第１２変形例に係る振動部２１Ｎは、凹部２１ｑが振動部２１Ｎの表面に複数形成されており、このようにすることによっても、同様に振動部２１Ｎの固有振動数を調整することができる。以上のようにすることで、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【００３５】
また、第１３変形例に係る振動部２１Ｏは、先端２１ｏの板厚をその他の部分よりも薄くしている。このようにすることで、振動部の先端に貫通孔を形成した場合と同様に、振動部２１Ｏの慣性質量が減少するので、振動部２１Ｏの長さを変えずにその固有振動数を高く設定できる。そのため、振動部の長さを変化させなくても、振動機器による加振周波数に合わせて振動部の固有振動数を調整でき、十分な振動低減効果が得られる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【００３７】
例えば、上記の実施形態では、本体部は、ＯＡ機器等に使用されるモータ６及び歯車７を固定するものとして説明しているが、他の機器を固定するために使用してもよい。また、本体部の形状はコの字状以外の形状であってもよく、上部や底部があってもよい。
【００３８】
また、振動部の面積が大きいと、それが騒音源となってしまうため、振動部の固有振動数における波長に比べて、振動部の幅を１／１００以下にすることが望ましい。
【００３９】
また、上記の実施形態では、振動対が二つの振動部から構成されているが、振動部は一つであっても本体部の振動の低減は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動低減部材の上面視における断面模式図。
【図２】図１の振動低減部材の斜視図。
【図３】図２の振動対の正面視における拡大概略図。
【図４】本発明の一実施形態に係る振動低減部材の第１乃至第６変形例を示す斜視図。
【図５】本発明の一実施形態に係る振動低減部材の第７乃至第１０変形例を示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態に係る振動低減部材の第１１及び第１３変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１    振動低減部材
６    モータ（振動機器）
７    歯車（振動機器）
１０    本体部
２０    振動対
２１、２１Ａ〜２１Ｃ、２１Ｅ〜２１Ｒ、２２    振動部
２１ｑ、２１ｒ、２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、２１ｘ    凹部
２１ｙ、２１ｚ、２２ｚ    貫通孔
２１ｃ、２２ｃ    連結部
２１ｉ、２２ｉ    切り込みの内側部分
２１ｓ、２２ｓ    切り込み
２３    中心部
【図１】
2007321884.tif 000003
【図２】
2007321884.tif 000004
【図３】
2007321884.tif 000005
【図４】
2007321884.tif 000006
【図５】
2007321884.tif 000007
【図６】
2007321884.tif 000008