专利名称：振动控制设备的制作方法
技术领域：
本发明的一种模式涉及振动控制设备。
背景技术：
用于抑制放置在安装 面上对象振动(例如，由于地震引起的晃动)的振动控制设备广为人知。例如，在日本未审查专利申请公开N0.2003-213961 (专利文件I)中描述了一种设置在地面和结构构件或其支撑基板之间的隔震系统。该隔震系统具有附接在地面上的第一支撑构件和附接在结构构件或其支撑基板上的第二支撑构件，并且包括在构件彼此滑动时具有吸振功能的滑动器和具有弹簧功能的橡胶合成物。此外，在日本实用新型申请登记公开N0.3110660 (专利文件2)中描述了一种用于防震垫的辅助装置，该防震垫用在安装对象底面并具有吸振性能和粘性。专利文件1:日本未审查专利申请公开N0.2003-213961专利文件2:日本实用新型申请登记公开N0.3110660然而，诸如上述橡胶合成物或防震垫等吸振器在所接收的来自安装对象在竖直方向负载的作用下经常变形。由于吸振器的振动控制性能取决于它的形状，因此在吸振器变形时，吸振器不再表现出其原有的振动控制性能(设计时的振动控制性能)。因此，存在抑制设计的振动控制性能下降的需求。
发明内容
根据本发明一种模式的振动控制设备，其包括设置在安装面和在安装面上放置的对象之间的粘弹性构件；以及设置成与粘弹性构件匹配的支撑构件，其从粘弹性构件的上端延伸到下端，并且具有比粘弹性构件更高的刚度。根据该模式，由于支撑构件的刚度高于粘弹性构件的刚度，因此由支撑构件接收来自安装面上的对象在竖直方向上的负载。因此，其结果是，抑制了由负载引起的粘弹性构件的变形，并能够抑制设计的振动控制性能的下降。在另一模式的振动控制设备中，粘弹性构件中可形成有从下端延伸到上端的通孔，以及支撑构件可容纳在通孔中。在又一模式的振动控制设备中，在粘弹性构件中心处可形成有通孔。在又一模式的振动控制设备中，粘弹性构件中可形成有多个通孔，以及支撑构件可容纳在各个通孔中。在又一模式的振动控制设备中，支撑构件是从粘弹性构件上端延伸到下端的杆。在又一模式的振动控制设备中，支撑构件可以是球体。在又一模式的振动控制设备中，在安装面和对象之间，可沿安装面设置多个彼此隔开的粘弹性构件；以及可在多个粘弹性构件之间设置支撑构件。在又一模式的振动控制设备中，支撑构件可设置在粘弹性构件的外侧。在又一模式的振动控制设备中，可进一步设置覆盖粘弹性构件下端的下板和覆盖粘弹性构件上端的上板二者中的至少一块板，并且至少一块板可具有比粘弹性构件更高的刚度。在又一模式的振动控制设备中，可设置下板和上板，并且下板和上板都可具有比粘弹性构件更高的刚度。在又一模式的振动控制设备中，可在上板上设置待拧入形成在对象中的螺纹孔的螺钉。在又一模式的振动控制设备中，支撑构件可由金属材料或塑料制造而成。根据本发明的一方面，能够抑制设计的振动控制性能的下降。
图1是第一实施例的振动控制设备的透视图。图2是沿图1线I1-1I的截面图(竖直截面图)。图3是沿图2线II1-1II的截面图(水平截面图)。图4 Ca)是示出了图1所示振动控制设备附接示例的视图，以及图4 (b)和图4(C)是用于展示振动控制设备的操作的视图。
图5是第二实施例的振动控制设备的透视图。图6是沿图5线V1- VI的截面图(竖直截面图)。图7是沿图6线YD-VII的截面图(水平截面图)。图8是沿线Vn-Vn的截面图(水平截面图)，其示出了第二实施例中支撑构件的变化示例。图9是示出了振动控制设备变化示例的水平截面图。图10 (a)和图10 (b)是示出了振动控制设备其他变化示例的水平截面图。图11是示出了振动控制设备又一变化示例的水平截面图。
具体实施例方式参考附图，将在下文中详细描述本发明的实施例。在
中，相同或等同的元件使用相同的附图标记表示，并省略重复的说明。首先，使用图1至图4描述第一实施例的振动控制设备10。振动控制设备(减震器)10是用于抑制放置在安装面上所需对象振动的设备。可使用振动控制设备10来抑制例如由地震引起的安装面上对象的晃动，并且可应用在各种装置中。还可使用振动控制设备10来抑制例如放置在地板上的家具或电器的晃动。可选地，振动控制设备10可设置在建筑物下部结构或地基和设置在其上的建筑构件之间，或设置在上部和下部建筑构件之间，以抑制建筑物的晃动。因此，安装面的示例包括地板、地面、下部结构、地基、建筑构件等，以及设置在安装面上的对象(在下文中也称为“安装对象”)示例包括家具、电器、建筑构件等。当然，安装面和安装对象不限于上述示例。此外，振动控制设备10的尺寸可根据应用的装置按需要确定。如图1所示，振动控制设备10包括与安装面接触的下板11、与安装对象接触的上板12、设置在这两块板之间的粘弹性构件20、以及设置成从大致上板12中心向上延伸的螺钉30。下板11和上板12通过粘弹性构件20自身的粘合性而附接在粘弹性构件20上。为进一步增强下板11、上板12和粘弹性构件20之间的粘合力，与两板接触的粘弹性构件20的表面可涂有底漆。在本实施例中，振动控制设备10的主体部分(不包括螺钉30)大致成形为圆柱形，然而，振动控制设备10的形状并没有特别的限制。例如，通过将下板11和上板12制成矩形并且给予粘弹性构件20以棱柱形，可获得棱柱形的主体。此外，虽然在本实施例中，下板11和上板12具有相同的尺寸，但这些尺寸可彼此不同。为提高振动控制设备10的可用性，和本实施例一样，可将粘弹性构件20的外部表面定位在比下板11和上板12的外周部分更远的内侧，或每个部件可模制为使得外部表面和外周部分对齐。进一步如图2和图3所示，将螺钉30与在螺钉30下方沿竖直方向延伸的杆40 —体模制。螺钉30和杆40穿过大致形成在上板12中心处的孔并且通过诸如焊接、粘合等技术固定，从而与上板12 —体形成。杆40是用于防止粘弹性构件20由于竖直方向上的负载而变形的支撑构件。为将杆40设置在下板11和上板12之间的范围内，在粘弹性构件20的大致中心处形成有通孔21，因此，粘弹性构件20可被认为具有环形形状。将穿过该通孔21的杆40设置成从粘弹性构件20的上端(上表面)至下端(下表面)与粘弹性构件20匹配(或调整为平行于粘弹性构件20的内表面)。杆40的下端与下板11接触但未固定在下板11上。如图3所示，因为在本实施例中通孔21的直径设置成大于杆40的直径，所以在杆40和通孔21的侧面之间存在空间。建立这样一个空间的原因是便于杆40穿入粘弹性构件20中而无需考虑粘弹性构件20自身的粘合性，然而，决定是否要建立这样一个空间可按需要确定。
粘弹性构件20是由诸如丙烯酸树脂等粘弹性材料制成的吸振器，并且粘弹性构件20的一个示例是由3M公司制造的ISD111。另一方面，下板11、上板12、螺钉30以及杆40由诸如铁或铝等金属材料、塑料等制成。振动控制设备10各部件材料不限于上述那些材料，然而，杆40的刚度(也可称为弹性)必须至少高于粘弹性构件20的刚度。这是为了防止在平时没有振动能量施加在安装对象上时、粘弹性构件20由于来自安装对象在竖直方向上的负载而变形。出于同样的原因，下板11和上板12的刚度被设置成高于粘弹性构件20的刚度。在图4中示出了振动控制设备10安装和操作的示例。图4(a)示意性地示出了将一件家具F放置在地板B上时使用振动控制设备10的示例。螺钉30被拧入在家具F中形成的螺纹孔(未示出)。当发生微弱的晃动时，如图4 (b)所示，一体形成的上板12和杆40(以及螺钉30)相对于下板11摆动，并且在粘弹性构件20中发生竖直应变。然后由于粘弹性构件20的这种变形，振动能量被粘弹性构件20吸收，并因此减少家具F的晃动。当发生强烈的晃动时，如图4 (c)所示，一体形成的上板12和杆40 (以及螺钉30)被横向力横向移位，使得在粘弹性构件20中发生剪切应变。然后在杆40和下板11之间产生摩擦力，并由于粘弹性构件20的变形，振动能量被粘弹性构件20吸收，因此减少家具F的晃动。这样，振动控制设备10主要通过粘弹性构件20吸收振动能量来抑制安装对象的晃动。粘弹性构件20的性能由下面的公式(I)至(3)限定。Kd，=(A，/t，).G，...(I)Cd= ( η /2 3i f).Kd’ …(2)
K，= (A，/t，).E，...(3)这里，Kd’为粘弹性构件20的剪切刚度；A’为粘弹性构件20在水平方向(平行于上板12的方向)上的粘接面积；t’为粘弹性构件20竖直方向上的厚度；以及G’为粘弹性构件20的储能剪切刚度比。Cd粘弹性构件20的粘度系数；η为粘弹性构件20的损失系数；以及f为激励频率。K’为粘弹性构件20的垂直刚度；以及E’为粘弹性构件20竖直方向上的储能竖直弹性模量。该储能竖直弹性模量E’使用泊松比V由E' =3G’ (1+v)限定。从上述公式(I)至(3)可以看出，粘弹性构件20的性能取决于横截面积A’和厚度t’。因此，该横截面积和该厚度的变化意味着粘弹性构件20性能(剪切刚度、粘度系数以及垂直刚度)的变化。因此，只要涉及粘弹性构件20形状的设计参数A’和t’可以保持，那么粘弹性构件20的振动控制性能就可以保持，进而振动控制设备10的振动控制性能就可以保持。在本实施例中，振动控制设备10被设计成使得杆40的刚度高于粘弹性构件20的刚度。这里，杆40的垂直刚度K使用杆40水平方向上的横截面积A、杆40的高度t和杆40的竖直弹性模量E由下面的公式(4)限定。K= (A/t).Ε...(4) 杆40垂直刚度K可以是粘弹性构件20的垂直刚度K’的三倍或更多倍。换言之，振动控制设备10可构造为满足K > 3Κ’。如上所述，因为杆40的刚度高于粘弹性构件20的刚度，所以由杆40接收来自安装对象在竖直方向上的负载。其结果是，抑制了粘弹性构件20由于该负载造成的变形(挤压)(换言之，保持了由横截面积或厚度所表示的粘弹性构件20的形状)，因此，能够抑制设计的振动控制性能的下降。此外，因为粘弹性构件20的下表面和上表面分别由具有比粘弹性构件20更高刚度的下板11和上板12所覆盖，从而能够进一步抑制粘弹性构件20由于竖直方向上的负载造成的变形(挤压)，并且能够更可靠地抑制设计的振动控制性能的下降。下板11和上板12的形状也由水平方向上的横截面积A和高度(厚度)t限定，因此，垂直刚度能够以与杆40情况一样的相同方式确定。与杆40情况一样，下板11和上板12的垂直刚度可分别是粘弹性构件20的垂直刚度的三倍或更多倍。此外，可省略本实施例中的螺钉30。接下来，使用图5至图8描述第二实施例的振动控制设备10A。在该振动控制设备IOA和第一实施例的振动控制设备10之间的两点不同是支撑构件的形状和未设置螺钉(参见图5)。除此之外，本实施例的其他结构与第一实施例相同，因此，省略其说明，并且将在下文中描述本实施例这些特有的结构。如图6和图7所示，由与第一实施例中杆40相同材料制成的球体50容纳在夹置于下板11和上板12之间的环形粘弹性构件20的通孔21中。该球体50的上端和下端分别与上板12和下板11接触，因此球体50的直径与通孔21的高度相同。球体50的侧端可与通孔21的侧面接触或可与其侧面保持适当的距离。容纳在通孔21中的球体50的数量可以是如图7所示一个球体，或如图8所示多个球体(例如，三个)。与第一实施例一样，球体50的垂直刚度可以是粘弹性构件20垂直刚度的三倍或更多倍。将对象放置在安装面上并在其间插入振动控制设备10A，当发生晃动时，上板12围绕与球体50的接触点摆动，使得在粘弹性构件20中发生竖直应变，或上板12被横向力横向移位，使得在粘弹性构件20中发生剪切应变。然后由于粘弹性构件20的这种变形，振动能量被粘弹性构件20吸收，从而减少了安装对象的晃动。同样在本实施例中，因为球体50的刚度高于粘弹性构件20的刚度，所以由球体50接收来自安装对象在竖直方向上的负载。其结果是，由于抑制了该负载造成的粘弹性构件20的变形，因此能够抑制设计的振动控制性能的下降。可通过下板11和上板12进一步抑制由于竖直方向上的负载造成的粘弹性构件20的变形(挤压)，这能够更可靠地抑制设计的振动控制性能的下降。在本实施例中，由于球体50用作支撑构件，因此在支撑构件和下板11、上板12之间几乎不产生摩擦。因此，能够立即得到粘弹性构件20的剪切应变而不会被摩擦抑制。其结果是，能够使振动能量在较早阶段被粘弹性构件20吸收，并因此能够进一步抑制安装对象的晃动。基于实施例，在上文中详细描述了本发明。然而，本发明不限于上述实施例。本发明可在不脱离其主旨的范围内进行各种变化。下文示出的图9至图11是对应于图3、图7和图8的水平横截面图。
在上述各实施例中，在粘弹性构件的中心处形成有通孔并且支撑构件容纳于其中。然而，支撑构件的位置不限于该位置。例如，图9中示出的振动控制设备IOB也在本发明的保护范围内。在该振动控制设备IOB中，在粘弹性构件20外围附近形成有四个通孔21，并且各个通孔中容纳有球体50。在这种情况下，支撑构件也可以是杆。此外，也可在粘弹性构件的中心处和外侧(例如，图9中示出的四个位置)的位置都形成有通孔21。在上述各实施例中，在粘弹性构件中形成有通孔，并且支撑构件容纳于其中，所以支撑构件的侧面完全被粘弹性构件覆盖。然而，支撑构件和粘弹性构件之间的位置关系不限于这种关系。例如，图10中示出的振动控制设备IOC也在本发明的保护范围内。在图10Ca)中，在下板11的四个角上设置有四个彼此隔开的粘弹性构件20，并且在中心处设置有单一杆40。在图10 (b)中，在每两个对应的粘弹性构件20之间分别设置有单一杆40。这样，可沿安装面设置多个彼此隔开的粘弹性构件，并且可在粘弹性构件之间设置支撑构件。可选地，图11中示出的振动控制设备IOD也在本发明的保护范围内。在该振动控制设备IOD中，粘弹性构件20设置在中心处，并且四根杆40设置在粘弹性构件20的外侧。诸如在图10和图11中示出的变化示例也可应用于具有诸如第一和第二实施例中大致圆柱形状的振动控制设备。此外，在这些附图中示出的变化示例中，可将各杆固定在上板12上或固定在下板11上。支撑构件的形状不限于杆或球体。例如，也可采用具有诸如圆锥、四角锥等锥形的支撑构件。在这种情况下，通过焊接、粘合等将支撑构件固定到上板或下板上。在上述第一实施例中，使用螺钉30将振动控制设备10固定在安装对象上，但也可使用另一种机构来达到相同的目的。例如，可在上板外围部分设置多个螺纹孔，并且这些螺纹孔可与设置在安装对象中的螺纹孔对齐并使用螺钉紧固，以将振动控制设备固定在安装对象上。也可省略上板和下板中的一个或两个都省略。例如，包括一个或多个粘弹性构件和一个或多个支撑构件的振动控制设备也在本发明的保护范围内。当省略下板时，粘弹性构件的下表面附接在安装面上，并且支撑构件的下端与安装面接触。当省略上板时，粘弹性构件的上表面附接在安装对象的下表面上，并且支撑构件的上端与安装对象的下表面接触。对于这种振动控制设备，由于支撑构件的刚度高于粘弹性构件的刚度，因此由支撑构件接收来自安装对象在竖直方向上的负载。其结果是，抑制了由于负载造成粘弹性构件的变形(挤压)，因此，能够抑制设计·的振动控制性能的下降。
权利要求
1.一种振动控制设备，其包括设置在安装面和在所述安装面上放置的对象之间的粘弹性构件；以及 设置成与所述粘弹性构件匹配的支撑构件，该支撑构件从所述粘弹性构件的上端延伸到下端，并且具有比所述粘弹性构件更高的刚度。
2.根据权利要求1所述的振动控制设备，其中， 所述粘弹性构件中形成有从所述下端到所述上端延伸的通孔；以及 所述支撑构件容纳在所述通孔中。
3.根据权利要求2所述的振动控制设备，其中，在所述粘弹性构件中心处形成有所述通孔。
4.根据权利要求2所述的振动控制设备，其中，所述粘弹性构件中形成有多个通孔，以及 所述支撑构件容纳在各个所述通孔中。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的振动控制设备，其中，所述支撑构件是从所述粘弹性构件上端延伸到下端的杆。
6.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的振动控制设备，其中，所述支撑构件是球体。
7.根据权利要求1所述的振动控制设备，其中， 在所述安装面和所述对象之间，沿所述安装面设置多个彼此隔开的粘弹性构件；以及 在所述多个粘弹性构 件之间设置所述支撑构件。
8.根据权利要求1所述的振动控制设备，其中，所述支撑构件设置在所述粘弹性构件的外侧。
9.根据权利要求7或8所述的振动控制设备，其中，所述支撑构件是从所述粘弹性构件上端延伸到下端的杆。
10.根据权利要求1至9中任意一项权利要求所述的振动控制设备，还包括覆盖所述粘弹性构件下端的下板和覆盖所述粘弹性构件上端的上板二者中的至少一块板； 其中，该至少一块板具有比所述粘弹性构件更高的刚度。
11.根据权利要求10所述的振动控制设备，其包括所述下板和所述上板； 其中，所述下板和所述上板都具有比所述粘弹性构件更高的刚度。
12.根据权利要求11所述的振动控制设备，还包括在所述上板上待拧入形成在所述对象中的螺纹孔的螺钉。
13.根据权利要求1至12中任意一项权利要求所述的振动控制设备，其中，所述支撑构件包括金属材料或塑料。
全文摘要
公开了一种振动控制设备，其包括设置在安装面和在安装面上放置的对象之间的粘弹性构件；以及设置成与粘弹性构件匹配的支撑构件，该支撑构件从粘弹性构件的上端延伸到下端，并且具有比粘弹性构件更高的刚度。
文档编号F16F9/30GK103225663SQ201310036469
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月30日 优先权日2012年1月31日
发明者大熊洁, 上野俊哉 申请人:3M创新有限公司