CN103384780B - 可调谐式振动阻尼器以及制造和调谐方法 - Google Patents

Abstract

实施例是针对于可调谐式阻尼器的实施例及其使用方法，这些可调谐式阻尼器的实施例和方法是用于对该可调谐式阻尼器固定到其上的一个物体中所存在的共振的和非共振的振动进行减振。在一些情况下，这种可调谐式阻尼器在被固定到一个物体上之前、过程中或之后可以进行调谐。

Description

可调谐式振动阻尼器以及制造和调谐方法

相关申请

本申请要求由维亚切斯拉夫·M·瑞亚伯(Vyacheslav.M.Ryaboy)于2010年12月29日提交的、序列号为61/428,211、标题为用于光学台的可调谐式振动阻尼器和制造方法(TunableVibrationDamperforanOpticalTableandMethodsofManufacture)的美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用以其全部内容结合在此。

技术领域

本发明针对于可调谐式振动阻尼器。

背景技术

光学台目前被用在多种多样的应用和环境中。通常，术语光学台指代支撑振动敏感性设备的任何平台，该振动敏感性设备是例如光学组件、生物实验和/或设备、或高精度半导体制造系统。典型的光学台由至少一个夹层结构组成，该至少一个夹层结构具有两个包封了轻量型蜂窝芯的面板。由于低的重量对刚度比，这些平台通常与软的气动隔振器相结合而在光学研究和高精度制造中广泛应用。尽管在这些系统中可以实现与地板振动的良好隔离，但该平台在它的挠曲共振振动的固有频率下会偏离理想的刚性体行为。这些共振振动可以通过各种类型的阻尼器或阻尼系统来减轻。

尽管现有的调谐的阻尼器在这类应用中已被证明是有用的，但仍存在许多设计挑战。例如，可能要求用作阻尼器的移动质量的一个本体在所感兴趣的频率范围内线性地并且单轴向地在主结构的模态振动方向上移动，该模态振动方向在光学台的情况下可以是法线(通常竖直)方向。如果该质量未按规定方式移动，而是在所感兴趣的频率范围内展现旋转模式，那么该阻尼器可以是无效的。此外，制造这些装置已被证明是耗时的，因为经常要求气密密封来确保阻尼器流体保持在位。

此外，目前可获得的调谐的阻尼器系统的调谐特点经常是在工厂确定并且设置的。因而，在工作现场进行调整以针对改变的工作环境或需要而进行校正往往也是困难的，如果并非是不可能的话。因此，根据以上所述，需要用于与多种希望的光学台组件或类似物一起使用的可靠的、容易制造的、容易调整或调谐的、和/或在不同的温度下稳定的可调谐式振动阻尼器系统。

发明内容

一种可调谐式阻尼器组件的一些实施例包括一个框架，该框架在至少一个底板与至少一个盖板之间提供结构刚性。该可调谐式阻尼器组件可以进一步包括：一个可移动阻尼器质量，该可移动阻尼器质量被安置于该框架之中；以及至少一个挠性的质量接合构件，该至少一个挠性的质量接合构件被配置成用于弹性地支撑该可移动阻尼器质量。此外，至少一个接合装置可以被定位在该质量接合构件与阻尼器质量之间并且被配置成用于在该阻尼器质量移动时影响该质量接合构件的挠曲。此外，至少一个加载机构可以工作性地连接到一个加载板以及一个或多个接合构件支撑件上，其中该加载机构、加载板以及接合构件支撑件被配置成用于对该一个或多个质量接合构件施加一个偏置力。

一些实施例是针对一种可调谐式阻尼器组件，该可调谐式阻尼器组件包括一个框架，该框架在至少一个底板与至少一个盖板之间提供结构刚性。该可调谐式阻尼器组件进一步包括：一个可移动阻尼器质量，该可移动阻尼器质量被安置于该框架之中；以及至少一个挠性的质量接合构件，该至少一个挠性的质量接合构件被配置成用于弹性地支撑该可移动阻尼器质量。此外，至少一个接合装置可以被定位在该质量接合构件与阻尼器质量之间、并且被配置成用于在该阻尼器质量移动时影响该质量接合构件的挠曲。此外，至少一个加载机构可以工作性地连接到一个加载板以及一个或多个接合构件支撑件上，其中该加载机构、加载板以及接合构件支撑件被配置成用于对该一个或多个质量接合构件施加一个偏置力。在可调谐式阻尼器组件的一些实施例中，该质量接合构件可以组装有一个高度减振的元件，在该阻尼器质量移动时，该高度减振的元件在该质量接合构件的挠曲运动过程中经历剪切变形。

一种可调谐式振动阻尼器组件的一些实施例可以包括一个壳体，该壳体包括被组装而形成至少一个腔室的至少一个侧壁、至少一个底板以及至少一个盖板，该至少一个腔室被配置成用于接纳一个可移动质量。该可调谐式阻尼器组件可以进一步包括安置于该至少一个腔室中的一个可移动阻尼器质量，该阻尼器质量具有一种矩形盒形状，该矩形盒形状包括一个顶表面和一个底表面。一个第一质量接合构件可以被安置在该阻尼器质量的顶表面附近，并且一个第二质量接合构件可以被定位在该阻尼器质量的底表面附近。在一些情况下，该第一质量接合构件和该第二质量接合构件可以包括一个平板构型，该平板构型具有平行于一个第二表面的一个第一表面，而该第二表面面对该阻尼器质量。该第一和第二质量接合构件的这种平板可以包括一种弹性的弹簧材料，该弹簧材料被配置成用于弹性地支撑该可移动阻尼器质量。一个第一对接合装置可以被定位在该第一质量接合构件与该阻尼器质量的顶表面之间。一个第二对接合装置可以被定位在该第二质量接合构件与该阻尼器质量的底表面之间。该第一对接合装置可以被配置成一对基本上平行的挤出的长形本体，这些长形本体沿着该阻尼器质量的顶表面的长度延伸并且接合该第一质量接合构件的第二表面。该第二对接合装置可以包括一对基本上平行的挤出的长形本体，这些长形本体沿着该阻尼器质量的底表面的长度延伸并且接合该第二质量接合构件的第二表面。至少一个加载机构可以按螺纹方式接合到该组件的一个加载板上。该加载板可以包括一个平板，该平板具有平行于并且面对顶板的一个第一侧。该加载板还可以包括一个第二侧，该第二侧具有多个接合构件支撑件，这些接合构件支撑件沿着该加载板的第二侧的两个相反侧延伸。这些接合构件支撑件可以具有一个倾斜或曲线的表面或轮廓，其中该加载机构、加载板以及接合构件支撑件被配置成用于对该第一和第二质量接合构件施加一个偏置力。多个高度减振的元件可以分别被固定到该第一质量接合构件和该第二质量接合构件的第一表面上。这些高度减振的元件可以沿着该第一质量接合构件和该第二质量接合构件的第一表面的相反侧安置。一组高度减振的元件还可以安置于该第一质量接合构件与接合构件支撑件的邻近的倾斜或曲线表面或轮廓之间。另一组高度减振的元件可以安置于该第二质量接合构件与接合构件支撑件的邻近的倾斜或曲线表面或轮廓之间。在一些情况下，这些高度减振的元件被配置成用于在该阻尼器质量移动时经受剪切变形，以便将阻尼器质量的振动能量耗散掉。

一种阻尼物体的方法的一些实施例包括提供一种可调谐式阻尼器组件，该可调谐式阻尼器组件具有一个框架，该框架在至少一个底板与至少一个盖板之间提供结构刚性。该可调谐式阻尼器组件还可以包括一个可移动阻尼器质量，该可移动阻尼器质量被安置于该框架中、在底板与盖板之间；并且包括至少一个挠性的质量接合构件，该至少一个挠性的质量接合构件被配置成用于弹性地支撑该可移动阻尼器质量。该组件还可以包括至少一个质量接合装置，该至少一个质量接合装置被安置于该质量接合构件与该阻尼器质量之间。至少一个加载机构可以工作性地连接到一个加载板以及一个或多个接合构件支撑件上，这样使得该加载机构、加载板以及接合构件支撑件被配置成用于对该至少一个质量接合构件施加一个偏置力并且调整该质量接合构件的机械顺应性。一个高度减振的元件可以被安置于该至少一个挠性的质量接合构件上、在一个接合构件支撑件与该质量接合构件之间。此后，可以确定物体的一个共振频率并且对该加载机构进行调整以便使该可调谐式阻尼器组件的一个共振频率范围与该物体的共振频率相匹配。此后，可以将该可调谐式阻尼器组件固定或另外工作性地连接到物体上以提供阻尼。

一种将可调谐式阻尼器组件调谐到所希望的共振频率的方法的一些实施例包括使用从一个振动器和可调谐式阻尼器组件的一个适当模型中得到的一个公式为一个所要求的调谐的共振频率f_调谐定义一个激励频率f_激励。接着可以将该可调谐式阻尼器组件机械地连接到该振动器的一个平台上。可以将一个振动传感器固定到该可调谐式阻尼器组件壳体上或固定到该振动器的平台上，并且驱动该振动器以便在频率f_激励下提供一个恒定振幅的正弦力。此后，可以通过调整针对该可调谐式阻尼器组件的至少一个质量接合构件的一个偏置力来调整该可调谐式阻尼器组件的一个加载机构，并且以此调整该质量接合构件的机械顺应性从而使该传感器的输出最小化。

一种减小物体的振动的方法的一些实施例包括将一个或多个振动传感器工作性地连接到一个物体上、用该振动传感器测量该物体的振动、并且输出所测量的振动特征。在一些情况下，所测量的振动特征可以在一个显示器上输出。此后，可以通过调整针对该可调谐式阻尼器组件的至少一个质量接合构件的一个偏置力来调整该可调谐式振动阻尼器组件的一个加载机构，并且以此调整该质量接合构件的机械顺应性直到在该显示器上显示了一个希望的或可接受的测量的振动特征。

在以下说明、实例、权利要求书以及附图中进一步描述某些实施例。当结合示例性附图考虑时，从以下详细说明中，实施例的这些特征将变得更加清楚。

附图说明

图1展示了现有技术阻尼系统实施例的一个示例性实施例。

图1A展示了一种可调谐式阻尼器的一个实施例的透视图。

图2展示了图1A的可调谐式阻尼器的截面视图。

图2A展示了图2的质量接合构件的局部截面的放大视图。

图2B为图2的可调谐式阻尼器的横截面。

图3展示了一种可调谐式阻尼器的一个实施例的截面视图，示出了工作性地连接到多个高度减振的元件上的多个质量接合构件。

图3A展示了一个质量接合构件的一个实施例的透视图。

图3B展示了图3A的质量接合构件的截面视图。

图3C为图3的可调谐式阻尼器的横截面。

图4A展示了图3的可调谐式阻尼器实施例的局部视图，示出了支撑在质量接合构件与接合构件支撑件之间的高度减振的元件。

图4B展示了图3的可调谐式阻尼器的局部视图，示出了处于压缩状态的高度减振的元件。

图5展示了图3的可调谐式阻尼器的局部视图，示出了在质量接合构件弯曲或挠曲时经历剪切变形的这些高度减振的元件。

图6展示了图3的可调谐式阻尼器的分解视图。

图7展示了图3的可调谐式阻尼器的前正视图。

图8展示了一种可调谐式阻尼器的一个实施例的截面视图的正视图，示出了多个质量接合构件、包括一体形成的接合装置。

图9为一个光学台实施例的一个拐角的切开视图，该切开视图展示了图3的可调谐式阻尼器实施例组装到一个光学台实施例上。

图9A是图9的光学台实施例的正视图，示出了一个顶表面、一个底表面、其间的一个夹芯以及多个支撑支腿。

图10为示出多个传递率函数的图表，这些函数表示就从图3的可调谐式阻尼器的底板至阻尼器质量的加速度、速度、或移位的比值而言的振动传递比率，并且通过共振峰的高度鉴别出阻尼因数。

图11为安装在振动器的平台上的一种可调谐式阻尼器实施例的正视图。

图12展示了一种可调谐式阻尼器的一个实施例的俯视图，其中阻尼器的一个盖板被移走以便示出一个加载螺钉止件的实施例。

附图展示了本技术的实施例并且不是限制性的。为了清楚和便于展示，附图可能不是按比例的，并且在一些情况下，可能夸大地或放大地示出了不同的方面，以便有利于对具体实施例的理解。

具体实施方式

如以上总体所论述的，需要一种能够以及时且成本有效的方式容易地调谐和制造的阻尼器组件。此外，需要一种可以由最终用户容易地调谐的可调谐式阻尼器。此外，需要一种可以在工作性地连接到物体上之前、过程中和/或之后进行调谐的可调谐式阻尼器。

在此所论述的实施例包括一种可调谐式阻尼器组件，该组件可以为用户提供在工作性地连接到如光学台等物体上之前、过程中和/或之后调谐该可调谐式阻尼器的能力，以便使该可调谐式阻尼器能够对该物体的共振和非共振的振动进行减振。在此所披露的可调谐式阻尼器的实施例可以用来减小物体中所存在的多种共振和非共振频率下的机械振动的振幅。例如，一些可调谐式阻尼器可以被配置成使得它们对于减小具有低的共振和非共振频率(例如，100Hz以下)的物体的振动来说是最优的。此外，一些可调谐式阻尼器可以被配置成使得它们对于与具有中等的共振和非共振频率和/或高的共振和非共振频率(例如，大约100Hz以上)的物体一起使用来说是最优的。一股来说，在此所描述的可调谐式阻尼器可以用任何数量的方式来组装和/或调谐，以便在任何数量的窄或宽范围的共振频率或其他非共振频率上实现阻尼。

具有不同设计的被动振动控制装置(阻尼器)被广泛用于光学台的构造中。由C·M·哈里斯(C.M.Harris)编辑的“冲击与振动手册(ShockandVibrationHandbook)”，第4版，1996年，第37章提供了对本领域的现有技术水平和阻尼器的分类(阻尼系统和处理)的调查。示例性阻尼系统包括：自由层式阻尼处理，其中能量是借助于由底座结构的挠曲振动引起的一个阻尼层(例如，粘弹性材料)的拉伸变形来耗散的；受约束层式阻尼处理，其中这个约束性层有助于响应底座结构的弯曲振动来在粘弹性层中引起相当大的剪切变形，由此提供一种更有效的能量耗散机制；整体式阻尼处理，其包括在构造组件中使用阻尼的层压板材和/或阻尼的接头；阻尼链节，即将这种结构的在振动过程中经历大的相对运动的两个部分联接在一起的粘弹性元件。

调谐的阻尼器(也称为调谐的质量阻尼器或动力吸振器)本质上为具有的共振与底座结构的共振频率相匹配(调谐)的质量-弹簧系统。调谐的阻尼器的应用或使用可以典型地用具有显著较低的振幅的两个峰来替换底座结构的共振峰、并且因此可以增强瞬态衰减。通常，在已知的被动阻尼手段中质量阻尼器被认为是最有效的。在众多手册、研究专著以及论文中呈现了调谐的质量阻尼器的设计、调谐以及应用的一股原理，在这些手册、研究专著以及论文中有：C·M·哈里斯编辑的冲击与振动手册，第4版，1995，第6章；B·G·科里内夫(B.G.Korenev)、L·M·雷兹林克夫(L.M.Reznikov)的动力吸振器：理论和技术应用(DynamicVibrationAbsorbers：TheoryandTechnicalApplications)(俄语)：莫斯科，Nauka出版社，1988，英译本：约翰威利父子出版社(JohnWileyandSons)，1993；A·D·纳谢夫(A.D.Nashif)、D·I·G·约翰(D.I.G.Johns)、J·P·亨德森(J.P.Henderson)的振动阻尼(VibrationDamping)，约翰威利父子出版社，1985；T·亚纱美(T.Asami)、O·西原(O.Nishihara)、A·M·巴兹(A.M.Baz)的优化附接到阻尼的线性系统上的动力吸振器的分析解决方案(Analyticalsolutionstooptimizationofdynamicvibrationabsorbersattachedtodampedlinearsystems)，振动与声学杂志，ASME汇刊(Trans.ASMEJournalofVibrationandAcoustics)，2002，124，第2期，第284至295页；以及K·E·斯密斯(K.E.Smith)、J·R·马利(J.R.Maly)以及C·D·约翰逊(C.D.Johnson)的智能调谐的质量阻尼器(SmartTuned-MassDampers)，活性材料和适应性结构(AMAS)的ADPA/AIAA/ASME/SPIE会议的会议录(由加雷斯·诺里斯(GarethKnowles)编辑)，1991年11月4至8日，弗吉尼亚州亚历山大港，以上文献全部通过引用以其全部内容结合在此。

虽然调谐的阻尼器提供了优于阻尼处理和阻尼链节式被动阻尼器的经改善的性能，但仍认识到许多缺点。例如，调谐的阻尼器要求单独调谐到共振频率和能量耗散的合适水平上。这个调谐过程可以是涉及精确结构修改的复杂过程、并且要求熟练的劳动力和专门的测量设备。

此外，选择一种适当材料来构造调谐的阻尼器的弹簧元件已经被证明是具有挑战性的。粘弹性的弹性体材料为一个明显的选择。然而，粘弹性的理论传授的是，在这些材料展示出必要(接近最大)的阻尼水平的频率和温度范围中，这些材料还展现了弹性模量随着温度的最大可变性，这使得阻尼器的调谐是不稳定的：弹簧的刚度可以变化，并且阻尼器甚至在温度的中等程度的变化之后也变得失调。相比之下，金属具有的弹性模量基本上不依赖于温度。然而，不幸的是，金属不能提供必要的阻尼。

阻尼流体或油经常与金属弹簧相结合使用。图1示出了现有技术的调谐的阻尼系统的一个实例。如图所示，该调谐的阻尼器系统1包括由一个侧壁5、一个底板7、以及一个盖板9形成的一个外壳或壳体3。至少一个腔室11形成于该外壳3内。此外，由一个或多个弹性元件15支撑的或与其相联通的一个阻尼质量13被定位在外壳3的该腔室11内。如图1中所示，一种或多种阻尼器流体17也被定位在外壳3内。

再次参照图1，阻尼器流体17的使用可能要求对侧壁5、底板7以及盖板9进行气密性焊接以便包含这种阻尼器流体17。因而，制造该阻尼器是一个耗时的过程并且涉及复杂的调谐程序。为了使阻尼器1有效地工作，与粘性流体17和支撑该阻尼器质量13的多个弹性元件15相关的损耗因数应接近一个最优值。损耗因数的这个最优值可以取决于相对于主结构的有效质量的阻尼器的质量。对一些光学台应用来说，这个损耗因数可以总体上介于0.2与0.4之间。如果油被用于产生阻尼，那么所得的损耗因数可以通过改变油的品质和数量来加以调整。因而，多个传感器，如加速度计或检波器经常用于调谐结合有油的阻尼器的过程中。典型地，一个传感器被安装在一个相对刚性的底座上，另一个传感器被安装在阻尼器的移动质量上。对这些阻尼特征的调整可以是通过比较这两个传感器如加速度计或检波器的结果来进行的。

对这样一种阻尼器进行调谐的方法通常是基于将标称频率调整到等于某一个值。标称频率f₀是由阻尼器的移动质量m和刚度k定义的频率，即以上列举的来源描述了用于定义这个值(调谐频率)的不同方法。根据一些方法，这个调谐频率可以等于主结构的共振频率。根据一些其他方法，取决于阻尼器与主结构的有效质量比，这个调谐频率可以与这个共振频率保持一定关系。这种调谐可以是通过改变在该移动质量移位之后提供回复力的这个元件的刚度或者通过改变阻尼器的该移动质量的质量来执行的。一些方法包括随后对调谐的阻尼器的阻尼因数进行优化。油可以提供基本上不依赖于频率的阻尼系数c，而调谐的阻尼经常要求基本上恒定的损耗因数η。这两个量通过方程c＝2πf₀m_η相关联。因此，在油的量和品质针对阻尼器频率被加以调整时，阻尼器可以总体上是有效的。较低的频率通常要求较轻的油或较少的油，较高的频率通常要求较多的油或较重的油。一些已知的阻尼器实施例使用了几种类型的油来覆盖所要求的频率范围；阻尼因数的微调可以通过调整油的量来实现。在这类情况下，阻尼因数可以通过用两个振动传感器测量振动传递率来进行监测，这些振动传感器中的一个可以被安装在阻尼器的移动质量上。

在一些情况下，可能必须对阻尼器进行测试以确保在将它安装到主结构中之前该阻尼器具有所要求的标称频率和内阻尼。对以下光学台来说可能是这种情况，在该光学台中阻尼器可以用环氧树脂粘合至台结构中并且安装之后的拆卸在不导致相当大的损坏的情况下可能是困难的或不可能的。测量调谐的阻尼器的固有频率以用于制造和用于品质检查两者的一些最新技术发展水平的方法可能受试验模态分析的标准方法所限制。一种方法可以包括鉴别从底座到阻尼器的移动质量的振动传递率的最大值。这可能要求两个传感器以及随机或正弦扫频振动源，这两个传感器中的一个可以触及该移动质量，另一个用作参考、可以被定位在底座或壳体上。另一种方法可以是使用冲击激励并且测量所导致的阻尼器的移动质量的振荡的频率。这种方法对一些阻尼的结构可能是不可靠的。令人希望的可以是，用更方便的程序来替换这些制造和调谐程序，确切地讲，是用于消除涉及油和焊接的棘手且耗时的操作、并且简化测量例行程序。此外，令人希望的将是在已经将阻尼器安装到一个物体、如在一些情况下安装到光学台上之后，改善精度并且允许对阻尼器设置进行校正。

图1A和图2示出了一种可调谐式阻尼器组件20的一个实施例。如图2中所示，可调谐式阻尼器组件20可以包括一个阻尼器壳体22，该阻尼器壳体可以包括与至少一个底板26和至少一个盖板28处于机械联通的至少一个侧壁24。如图2中所示，壳体22可以包括多个侧壁24。任选地，壳体22可以由单一的侧壁24形成。此外，壳体22可以如所希望的以任何数目的形状(即，圆柱形、矩形)和构型来形成。还考虑到了，可调谐式阻尼器组件20的壳体的这些侧壁和板可以总体上形成一个框架结构，该框架结构在至少一个底板26与至少一个盖板28之间提供结构刚性。因而，框架或壳体22可以在大小和形状上变化。此外，框架22可以由任何数量的材料，包括钢、铁、铜、铝、钛来制成，这些材料可以呈壳、板、杆、框架或类似物的形式。

可调谐式阻尼器组件20可以永久地或可拆除地连接到一个物体的至少一部分上，该可调谐式阻尼器组件20被配置成用于对该物体进行减振。例如，可调谐式阻尼器组件20的壳体22(或框架)或任何适合的特征可以永久地或者可拆除地机械连接到一个物体(即，支撑结构、光学台、工作台、平台、实验板等等)上，以便阻尼在多个共振频率下的机械振动、和/或抑制在多个非共振频率下的强迫机械振动(例如，由失衡的旋转设备导致的机械振动等等)对物体产生影响。举例来说，图9和图9A展示了组装到一个光学台195的一部分上的可调谐式阻尼器组件50的一个实施例。

如图2中所示，侧壁24、底板26以及盖板28包括多个分开的元件。这样，任何数量的技术均可以用来将底板26和/或盖板28连接或固定到这一个或多个侧壁24上。例如，底板26可以焊接或钎焊到该一个或多个侧壁24上，而盖板28可以使用一个或多个紧固件48连接到这一个或多个侧壁24上。示例性紧固件包括但不限于螺钉、螺栓、拐角件、锁定构件、销以及类似紧固件。任选地，底板26和盖板28可以使用一个或多个紧固件48连接到侧壁24上。进一步举例来说，底板26和盖板28可以使用任何数量的连接技术，包括但不限于钎焊、焊接、以粘合剂粘合、压缩装配等等，来连接到这一个或多个侧壁24上。任选地，侧壁24、底板26以及盖板28中的至少一者可以形成一个单一装置，而不是由分开的元件形成。

与一些现有技术的阻尼器装置不同，在此所披露的可调谐式阻尼器20实施例不要求气密密封，因为不使用例如油的阻尼器流体。因而，与一些现有技术的系统相比较，制造并且组装在此所披露的可调谐式阻尼器20实施例可能较便宜并且耗时较少。此外，在此所披露的可调谐式阻尼器20还可以提供的优点为更容易地进行调谐和微调，这至少部分地是由于该可调谐式阻尼器20与一些现有技术系统相比而言缺少对流体的依赖性。

再次参照图2，壳体22可以包括至少一个腔室或前室30，该腔室或前室被配置成用于在其中接纳至少一个可移动阻尼器质量装置32。任选地，可以在壳体22之中形成任何数量的腔室30。此外，任何一个腔室30可以被设定大小并且成形为允许该阻尼器质量装置至少沿着一条第一线性轴线移动或振荡。如图2中所示，腔室30包括定位于腔室30内的一个单一的阻尼器质量装置32。然而，可以将任何适合数量的阻尼器质量装置32定位在腔室30内。阻尼器质量32还可以被安置于该框架内，并且阻尼器质量32可以包括一个或多个厚重本体。

在可调谐式阻尼器20的一个实施例中，阻尼器质量装置32可以是沿着一个第一线性方向(在图2中通过举例展示为d₁)可移动的。方向d₁可以被定向成基本上平行于阻尼器质量32的纵向轴线32′。此外，方向d₁可以被定向成基本上平行于从邻近于盖板28的一个第一质量接合构件34的中心到邻近于底板26的一个第二质量接合构件34的中心的直线。可替代地，阻尼器质量32可以是沿着一个第二线性方向(在图2中通过举例展示为d₂)可移动的。方向d₂可以被定向成大致垂直于方向d₁。此外，可调谐式阻尼器组件20的一些实施例可以允许可移动阻尼器质量32沿着第一和第二线性方向如d₁和d₂、独立地和/或同时地在对角线取向上移动。

如图2所示，阻尼器质量32可以具有包括一个顶表面和一个底表面的矩形盒形状。然而，阻尼器质量32可以具有任何数量的大小和形状，这些大小和形状可以有助于阻尼在多个共振频率下的机械振动、和/或抑制在多个非共振频率下的强迫机械振动(例如，由失衡的旋转设备导致的机械振动等等)对可调谐式阻尼器组件20固定到其上的物体产生影响，如以下将更加详细地论述。此外，阻尼器质量装置32可以由任何数量的多种材料制造。例如，阻尼器质量装置32可以由钨和/或钢制成。此外且非限制性地，阻尼器质量装置32可以由铝、钛、钢、铁、铜、不同的合金、铅、流体、磁反应性材料或流体、陶瓷、复合材料、硅石、花岗岩以及类似材料制成。

图2还展示了质量接合构件34的一个实施例。质量接合构件34可以是呈基本上扁平板形状的一个弹性的挠性构件，该构件具有的第一表面可以基本上平行于一个第二表面，该第二表面被支撑于至少两个外边缘上。质量接合构件34可以具有足够的弹性以便支撑该质量装置32的重量，但又具有足够的挠性或机械顺应性以响应于来自加载装置42的压力而使质量接合构件34偏斜。质量接合构件34可以由至少一种挠性且弹性的材料制成，并且可以被配置成用于为阻尼器质量32总体上提供一种挠性的弹性支撑，以便允许阻尼器质量32振荡并且有助于对共振或非共振振动进行减振。例如，阻尼器质量32可以被定位在一个或多个质量接合构件34之间，其中该至少一个质量接合构件34使得阻尼器质量32能够相对于在可调谐式阻尼器20连接至其上的该物体中所存在的共振和非共振振动进行移动。例如，一个或多个质量接合构件34可以工作性地连接到阻尼器质量32上，这样使得当至少一个质量接合构件34在质量32的移位过程中或由于该质量的移位而进行挠曲或变形时，该至少一个质量接合构件允许该阻尼器质量32沿着一个线性方向或轴线如d₁而移动。

对于图2中所示的实施例来说，阻尼器质量32被安置于第一质量接合构件34与第二质量接合构件34′之间并且由它们支撑。此外，阻尼器质量32可以被固定(例如，拧接、粘合等)到该第一质量接合构件34和第二质量接合构件34′上。例如在组装过程中，阻尼器质量32可以被固定到第一和第二质量接合构件34和34′上，而使得阻尼器质量32的纵向轴线32′总体上与第一和第二质量接合构件34和34′的中心对准。一股来说，在这些质量接合构件34中的一个或这两个发生挠曲或变形时，这种构型总体上允许阻尼器质量32沿着它的纵向轴线32′或该第一线性方向d₁移动或振荡。具体来说，对于图2中所示的实施例来说，因为阻尼器质量32是沿着d₁从标称或停置位置在向上方向上移位的，所以上部质量接合构件34在更大的程度上屈曲或偏斜并且在向下方向上产生一个非回复力。此外，因为该质量32是从标称或停置位置向上移位的，所以下部质量接合构件或第二质量接合构件34′可能变得从扁平或停置的形状和构型较少地变形，从而在向上方向上对质量32提供较小的力。

随着该质量的向上移位增加，这对质量32产生了一个逐渐增加的向下的净回复力。最后，来自这个或这些质量接合构件34的这个向下的回复力将致使质量32停止它的向上移动并且至少在上部质量接合构件34的回复力作用下开始在向下的方向上移动。然后，当在使用过程中该质量在向下的方向上从质量32的标称或停置位置移位以便允许质量32在这两个质量接合构件34和34′之间振荡时，重复这个过程的相反过程。此外，阻尼器质量32以及第一和第二质量接合构件34和34′可以被组装成使得它们总体上在壳体22的腔室30内居中。一个质量接合构件34的挠曲或变形能力可能受到与该质量接合构件34相互作用的多个特征的影响和/或由于该质量接合构件34的材料或结构特性而受影响。

在一些实施例中，质量接合构件34可以包括一个弹性构件(如片弹簧或具有类似弹性支撑件的板)，该弹性构件具有总体上对称的、具有两组相反的平行侧的整体形状。质量接合构件34可以包括由中间夹着一个或多个内层37的一个或多个外层35形成的一个多层的叠层装置，如图2和图2A所示。具有弹簧样特性、用于形成外层35的示例性弹性材料可以包括但不限于钢、钛、高强度聚合物、弹簧金属以及类似材料。内层实施例37可以由高度减振的粘弹性弹性体形成，这些弹性体是例如聚氨酯、索波散(sorbothane)、硅橡胶、天然橡胶以及类似弹性体。此外，内层实施例37可以具有多种硬度特性，如约55的肖氏A硬度至约75的肖氏A硬度。质量接合构件34可以包括例如在阻尼器质量32移动时有助于吸收并且耗散振动能量的材料。对这种能量的吸收和耗散最终有助于对阻尼器20所附接于其上的一个物体的多种共振模式中的至少一些进行减振。

在一些情况下，至少一个接合装置36可以被定位于质量接合构件34与阻尼器质量32之间并且与该质量接合构件和阻尼器质量的至少一个表面相接触。该至少一个接合装置36可以起作用以影响质量接合构件34的挠曲和该阻尼器质量32可以行进的有效距离。例如，接合装置36可以起作用以便至少部分地沿着质量接合构件34的一个弹性部分提供支撑，这样使得当阻尼器质量32在例如总方向d₁上移动或振荡时，质量接合构件34挠曲或屈曲、或以另外的方式变形。此外，接合装置36的特征和定位可以影响质量接合构件34的挠曲或屈曲，从而最终可以影响可调谐式阻尼器20对某些范围的共振频率中的振动进行减振的能力。图2中所示的这四个接合装置36包括细长的脊或本体，这些脊或本体在基本上垂直于d₁和d₂的方向上延伸经过阻尼器质量32的这些端表面，然而也考虑到了其他的构型。

在一些情况下，接合装置36可以类似于支点来起作用，这样使得接合装置36相对于质量接合构件34的弹性材料区域的这种放置可以影响质量接合构件34的机械顺应性。例如，总体上对应地在或沿着质量接合构件34的弹性材料的中心或中心线取向的一个单一的接合装置36可以产生最大的机械顺应性或为了致使质量接合构件34挠曲或变形所必需由接合装置36施加的最少量的力。多于一个的接合装置36可以接合一个单一的质量接合构件34(如图2中所示)以便提供例如与一个单一的接合装置36相比而言额外的稳定性。因而，多于一个的支点可以与一个单一的质量接合构件34相互作用，从而取决于该一个或多个接合装置36的形状和放置而产生质量接合构件34的多种不同的机械刚度和顺应性。

图2和图6中所示的这些接合装置36包括具有大致上恒定的横向尺寸的多个长形本体。这些长形本体的纵向轴线基本上彼此平行并且基本上垂直于方向d₁和方向d₂，如以上所论述的。在一些情况下，接合装置36可以延伸过阻尼器质量32的整个宽度、并且可以具有约0.05英寸至约0.20英寸的横向尺寸。一股来说，这些接合构件36，例如这些长形本体，总体上相对于质量接合构件34的中心线对称地安置。对于图2中所示的实施例来说，这些质量接合构件34和34′的中心线与阻尼器质量32的轴线32′相交。因为这对长形本体相对于彼此以更大的距离定位，所以质量接合构件34的弹性材料的有效长度减小，这就由于为了致使质量接合构件34挠曲或屈曲所要求的力的量增加而产生了更低的机械顺应性。类似地，因为这对长形本体在一些情况下被定位成更靠在一起或朝向质量接合构件34的中心线靠近，所以质量接合构件34的弹性材料的有效长度增加，这就由于为了致使质量接合构件34挠曲或屈曲所要求的力的量减小而产生更大的机械顺应性。

一股来说，产生总体上较小顺应性的质量接合构件34的多种接合装置36构型对于在有待用来对例如高于100Hz的较高频率范围内的共振进行减振的可调谐式阻尼器20中使用可能是更适当的。此外，产生总体上更大挠性(更大机械顺应性)的质量接合构件34的多种接合装置36构型对于在有待用来对例如低于100Hz的较低频率范围内的共振进行减振的可调谐式阻尼器20中使用可能是更适当的。然而，较大和较小挠性的质量接合构件34，例如具有不同厚度的片弹簧，可以在一些情况下用在被配置成对应地阻尼较高和较低共振频率的可调谐式阻尼器20中。另外的因素，例如质量接合构件34的材料特性和接合装置36的表面特征，也可以有助于在质量32的振荡过程中影响质量接合构件34可以挠曲或变形的程度，如以下将更加详细地论述的。此外，接合装置36可以具有有助于可调谐式阻尼器组件20的阻尼功能的任何数量的形状、大小以及表面特征。如以上所论述的，可调谐式阻尼器20可以用来减小共振和非共振振动。

至少一个接合构件支撑件38被配置成用于接合并且支撑该邻近的质量接合构件34的至少一部分。一股来说，接合构件支撑件38的一个或多个特征起作用来沿着一个质量接合构件34的两个相反端的至少一部分提供支撑。更确切地说，接合构件支撑件38向一个邻近的质量接合构件34提供支撑，而仍允许该质量接合构件34挠曲或变形。此外，这些接合构件支撑件38可以具有一个倾斜表面39，该倾斜表面具有的轮廓或形状被配置成使得，从这些接合构件支撑件38向质量接合构件34所施加的力或预加载荷的增大可以致使质量接合构件34与接合构件支撑件38之间的接触表面区域增大。一股来说，接合构件支撑件38与质量接合构件34之间的接触表面越大，质量接合构件34的有效刚度就越大并且阻尼器质量32响应于作用在质量32上的一个给定的力而能够移动的距离就越短。

接合构件支撑件38或在此所论述的实施例的任何其他类似结构，如图3中所示的支撑件70，可以包括一个倾斜表面或一个曲线轮廓39。一股来说，接合构件支撑件38的任何数目的顺滑轮廓可以产生在接合构件支撑件38与邻近的质量接合构件34之间的接触区域的一种变化。这些接合构件支撑件38和70的曲线轮廓39可以在某些几何约束内进行选择，以确保在对可调谐式阻尼器组件的共振频率进行调谐的过程中由于加载装置42和74(也参见图3)的移动或移位而产生的、质量接合构件34和64的有效刚度或机械顺应性平滑地变化。在一些实施例中，对应地如使用片型弹簧作为弹性质量接合构件34和64的、图2和图3的可调谐式阻尼器实施例20和50，通过采用具有基本上圆形构型的接合构件支撑件38曲线轮廓39实现了良好的结果，该圆形构型具有与质量接合构件34和64板的大小相称的半径，例如在一些情况下是约4英寸至约5英寸。通常，接合构件支撑件38曲线轮廓39的形状可以通过使用本领域的已知方法对在加载机构42和74所施加的载荷作用下受支撑件限制的这些接合构件支撑件进行建模来确定。除了圆形，例如线型的、抛物线型的以及其他的曲线轮廓39对一些实施例而言也可以证明是有用的。

一股来说，接合构件支撑件38可以为基本上刚性的，以便为质量接合构件34提供必要的支撑。可替代地，这些接合构件支撑件38可以包括一种总体上顺应性的材料。举例来说，这些接合构件支撑件38可以由钢、铝、塑料、玻璃、或陶瓷制成。所示的这些接合构件支撑件38被定位在一个质量接合构件34的两个相反端上并且延伸过该质量接合构件34的整个宽度，从而沿着该质量接合构件的整个边缘提供支撑。

至少一个加载板构件40可以被定位成在这些接合构件支撑件38附近。在所示的实施例中，加载板构件40被定位成总体上在盖板28与这些接合构件支撑件38之间。任选地，加载板构件40可以被定位成贴近底板26。在一些实施例中，这些加载板构件40可以被定位成贴近底板26和盖板28。此外，加载板构件40和接合构件支撑件38可以被组合成一个单一的部分。同样地，加载板构件40、盖板28、底板26和/或接合构件支撑件38中的两者或更多者可以被组合而形成一个单一的部分。加载板40可以相对于壳体是可移位的，从而为接合构件支撑件38提供一个稳定的但可调整的支撑表面。在一些情况下，对加载板40的调整可以包括使得加载板40沿着d₁移位。加载板构件40可以由任何种类的材料制成，这些材料包括但不限于铝、钛、钢、聚合物、陶瓷以及类似材料。

再次参照图2，至少一个加载机构42可以工作性地连接到加载板构件40上、并且可以被配置成对加载板构件40可控制地施加至少一个偏置力或使得加载板构件相对于盖板28可控制地移位。加载机构42可以包括一个螺钉构型，该螺钉构型具有从一个六边形头45延伸的一个细长的带螺纹的构件43。从该带螺纹的构件43延伸出的螺纹可以接合一个带螺纹的通孔47的凹陷式螺纹，该带螺纹的通孔总体上在加载板40的一个中心点处延伸穿过加载板40。在加载机构42的带螺纹的构件43与加载板40的带螺纹的通孔47之间的这种螺纹接合允许该加载板40由于加载机构42的旋转而移动。例如，加载机构42在一个第一方向上的旋转可以致使加载板40在阻尼器质量32的方向上移动。一股来说，当加载板40在阻尼器质量32的方向上移动时，由加载板40对质量接合构件34产生的力可能增大。这个力可以通过异型接合构件支撑件38传递到这些接合构件34(阻尼的弹簧)上，从而由此改变这些构件的接触和支撑区域。因而，阻尼器质量32的有效刚度和共振频率也可以受到通过异型接合构件支撑件38传递的力的影响，由此这就可以实现所希望的调谐效果。

在所示的实施例中，加载机构42是用户经由至少一个进入口46(参见图6和图7中的示例性进入口)可触及的并且可调整的。一股来说，加载机构42的带螺纹的构件43可以接合该加载板40的带螺纹的通孔47的螺纹特征，这样使得例如当加载机构42的带螺纹的构件43相对于加载板40旋转时，由加载板40沿着方向d₁对这些接合构件支撑件38施加的偏置力可以增大或减小。在所示的实施例中，加载机构42被配置成用于增大或减小沿着方向d₁作用在加载板40上的力。

考虑到了该加载板构件40和加载机构42可以被定位成邻近于底板26、盖板28、或两者。这样，壳体22可以包括一个或多个进入口46。在一些实施例中，进入口46可以为用户提供与加载机构42相互作用的能力。例如，一位用户可以通过进入口46来触及该加载机构42，以便调整被施加到加载板40上的偏置力。可替代地，对加载机构42的调整可以用一个电动机(未示出)以电子方式进行，这样使得出于调整目的对加载机构42的直接用户触及可能不是必要的。此外，还可以使用任何数量的替代机构，包括起作用来对加载板40提供可调整的偏置力的不同的替代的加载机构实施例。

至少一个加载接口44可以被定位在盖板28与加载板40和/或加载机构42之间并且可以被配置成用于减小加载机构42与任何周围特征(如盖板28)之间的摩擦。在一些实施例中，加载接口44包括一个球轴承(如图3中所示)。然而，可以使用任何数量的不同装置来作为加载接口44，如平垫圈或类似装置。

图3至图7示出了可调谐式阻尼器组件50的另一个实施例。与前面描述的阻尼器实施例一样，可调谐式阻尼器组件50包括一个阻尼器壳体52，该阻尼器壳体由固定到至少一个底板56和至少一个盖板58上的至少一个侧壁54形成。此外，可调谐式阻尼器组件50包括定位于壳体52的一个腔室60内的一个阻尼器质量62，其中一个第一质量接合构件64被定位在该阻尼器质量62的顶表面61附近并且一个第二质量接合构件64′被定位在该阻尼器质量62的底表面63附近。可调谐式阻尼器组件50可以具有如以上在可调谐式阻尼器20中所描述的相同或类似的特征、功能、尺寸或材料中的一些或全部，并且这个前面的可调谐式阻尼器20实施例的任何适合的特征或功能都可以结合到在此所披露的任何可调谐式阻尼器实施例50中。

可调谐式阻尼器50包括至少部分地由一个或多个高度减振的元件或支撑件66支撑的多个质量接合构件64。这些高度减振的元件66可以总体上结合有沿着这些质量接合构件64的至少一个表面安置的一层或多层薄的粘弹性弹性体，如聚氨酯，和/或硅材料。如图3A和图3B所示，一个质量接合构件实施例64可以包括具有总体上相反的平行侧和相反的平行表面的、由弹性的挠性材料制成的一个或多个扁平板材。一个或多个高度减振的元件66可以被固定到质量接合构件64的一个第一表面的相反侧上。该高度减振的元件66可以包括处于板材或衬垫形式的、粘弹性材料的薄扁平层。可以使用任何种类其他高度减振的材料如聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶等来形成这些高度减振的元件66。这些材料可以具有多种硬度特性，如约55的肖氏A硬度至约75的肖氏A硬度。此外，高度减振的元件66可以具有约0.01英寸至约0.1英寸的厚度。例如，高度减振的元件66在一些实施例中可以具有约0.02英寸至约0.04英寸的厚度。进一步举例来说，并且如图3中所示，这些质量接合构件64可以沿着质量接合构件64的一个第一表面的相反侧的至少一部分工作性地连接到高度减振的元件66上。此外，这些高度减振的元件66可以被定位在接合构件支撑件70与质量接合构件64之间。

这些高度减振的元件66所承受的压缩力可能至少部分地是由于加载机构74和加载板72沿着平行于质量62的纵向轴线62′的方向d₁所施加的偏置力，如以上通过举例所描述的。这个力可以通过这些接合构件支撑件70的曲线轮廓89表面传递到这些接合构件64(阻尼的弹簧)上，从而由此改变这些构件的接触和支撑区域。因此，这些接合构件64的有效刚度和在这些构件64之间的阻尼器质量62振荡的共振频率也受到通过这些接合构件支撑件70的曲线轮廓89所传递的力的影响，由此可以实现所希望的调谐效果。这个偏置力还可以使得这些接合构件支撑件38的曲线轮廓89能够在这些高度减振的元件66的一个第一接触区域67(在图4A/B和图5中通过举例示出)上施加一个偏置力。这些高度减振的元件66的一个第二接触区域69可以总体上与该质量接合构件64相接触，该质量接合构件至少由多个接合装置68支撑并且向这些高度减振的元件66提供一个相反的压缩力。

在所示的实施例中，加载机构74是由用户经由至少一个进入口46(参见图6和图7中的示例性进入口)可触及的并且可调整的。一股来说，加载机构74的一个带螺纹的构件83可以接合该加载板72的带螺纹的通孔87的螺纹特征，这样使得例如当加载机构74的带螺纹的构件83相对于加载板72旋转时，由加载板72沿着方向d₁对这些接合构件支撑件70施加的偏置力可以增大或减小。在所示的实施例中，加载机构74被配置成用于增大或减小沿着方向d₁作用在加载板72上的力。

图4A至图5还示出了第一接触区域67的增大是如何可以导致这个质量接合构件64响应于阻尼器质量62的移动而可以挠曲或屈曲的较短的有效顺应长度。一股来说，随着第一接触区域67增大，质量接合构件64的有效顺应长度减小，从而产生一个机械顺应性较小的质量接合构件64。因此，图4A示出了具有最长有效顺应长度91的最小第一接触区域67。图4B中的第一接触区域67大于图4A中的第一接触区域67并且还具有比顺应长度91短的一个有效顺应长度91′。图5示出了质量接合构件64，该质量接合构件挠曲或屈曲并且具有一个甚至更大的第一接触区域67和比顺应长度91′甚至更短的一个有效顺应长度91″。

任何一个高度减振的元件66都可以总体上通过将这些高度减振的元件66粘合、粘着或模制到一个表面上、如质量接合构件64上来固定在位。举例来说，任何一个高度减振的元件66都可以使用(但不限于)氨基甲酸酯胶、环氧树脂以及类似物来粘合到一个表面(即，质量接合构件64、接合构件支撑件70)上。在质量接合构件64的一些实施例中，质量接合构件64的至少一部分可以层压、涂布或模制有一种粘弹性材料，以便在该质量接合构件上形成一个高度减振的元件66。例如，质量接合构件64可以层压有一种粘弹性聚合物、聚氨酯、硅橡胶或可以形成高度减振的元件66并且有助于对共振振动进行减振的任何减振材料。

这些高度减振的元件66总体上起作用来吸收并且耗散由调谐式阻尼器组件50工作性地连接于其上的这个物体中所存在的共振振动产生的能量。更确切地说，对于所示的实施例来说，因为阻尼器质量62在壳体内移动或振荡并且致使一个或多个质量接合构件64挠曲或变形，所以这些高度减振的元件66可以经历剪切变形，如由图5中的箭头S₁和S₂所示。这些高度减振的元件66所经历的这种剪切变形至少部分地可能是由于沿着第一接触区域67和第二接触区域69作用的这种粘着力或摩擦力。当质量接合构件64变形或挠曲时，这些粘着力或摩擦力在这些高度减振的元件66的多个材料层之间引起总体上相反方向的移动或剪切变形。这些高度减振的支撑件的材料的剪切变形可以允许共振振动所产生的能量耗散在这些高度减振的元件66的材料本体中，从而可以对可调谐式阻尼器50工作性地连接于其上的这个物体中的共振振动进行减振。

图4A至图5为可调谐式阻尼器50的一部分的示意图，展示了被压缩在接合构件支撑件70与质量接合构件64之间的这个高度减振的元件66。具体地说，图4A展示了处于一个第一位置中的质量接合构件64。当质量接合构件64处于这个第一位置中时，该质量接合构件64基本上未挠曲或变形并且总体上处于一种扁平的构型中。图5展示了处于一个挠曲或屈曲的位置中的质量接合构件64。阻尼器质量62和/或接合构件支撑件70朝向彼此的移动总体上致使质量接合构件64处于一个挠曲或屈曲的位置中。

在图4A中所示的第一位置中，高度减振的元件66与接合构件支撑件70相接触，但在高度减振的元件66与接合构件支撑件70之间的接触区域67是相当小的。然而，当质量接合构件64处于挠曲的位置中时(如图5中所示)，在高度减振的元件66与接合构件支撑件70之间的这个接触区域67可能是显著的。

在使用可调谐式阻尼器组件50的过程中，在一些情况下，阻尼器质量62可以响应于在可调谐式阻尼器50工作性地连接于其上的一个物体中所存在的振动而主要沿着方向d₁在壳体内振动或振荡。在大多数情况下，该物体中的振动从该物体中通过壳体、这些支撑件70以及构件64传递给质量62。阻尼器质量62的移动总体上致使质量接合构件64弯曲或挠曲。当质量接合构件64处于一个挠曲的位置中时，该高度减振的元件66可以与该挠曲的质量接合构件64处于表面接触。在阻尼器质量62的振荡运动并且在所产生的质量接合构件64的挠曲变形的过程中，在第一接触表面67与第二接触表面69之间的多个材料层由于在总体上相反的方向上(图5中示出为方向S₁和S₂)拉动第一接触表面67和第二接触表面69的粘着力或摩擦力而经历动态变形。

因此，可调谐式阻尼器50可以通过以上描述的过程而能够随着时间的推移来总体上阻尼在多个共振频率下的机械振动和/或抑制在多个非共振频率处的强迫机械振动对可调谐式阻尼器50固定到其上的这个物体产生影响。在可调谐式阻尼器50的一些实施例中，可调谐式阻尼器50可以有效地阻尼的振动的频率范围可以至少部分地由这些质量接合构件实施例64的机械顺应性或有效挠性来限定。如以上所描述，许多因素可以影响质量接合构件64的有效挠性或顺应性。例如，质量接合构件64的大小、形状以及材料特性可以影响质量接合构件64的有效挠性。此外，一个或多个接合装置68的特征和相对于质量接合构件64和阻尼器质量62的放置可以影响质量接合构件64的有效挠性。

举例来说，图8展示了可调谐式阻尼器150的另一个实施例，该可调谐式阻尼器包括具有多个接合装置特征168的一个质量接合构件164。在这个实施例中，这些接合装置特征168通过向质量接合构件164提供对阻尼器质量62的支撑或与之的接触点而可以执行与以上所描述的接合装置36和68相同或类似的功能，并且这些接合装置特征还有助于这些质量接合构件164在阻尼器质量62移动时挠曲或变形。可调谐式阻尼器组件150可以具有如以上在可调谐式阻尼器20和50中所描述的相同或类似的特征、功能、尺寸或材料中的一些或全部，并且前面的可调谐式阻尼器实施例20和50的任何适合特征或功能都可以结合到在此所披露的任何可调谐式阻尼器实施例150中。

如图8中所示，这些接合装置特征168可以包括在质量接合构件164材料中的多个一体的弯曲部或褶皱，这些弯曲部或褶皱形成一对细长的脊，而这对细长的脊沿着质量接合装置164的长度基本上彼此平行地延伸并且从质量接合装置164的一个标称表面朝向阻尼器质量62突出。然而，任何数量的特征均可以结合到质量接合构件164中，这些特征为质量接合构件164提供支撑并且有助于质量接合构件164挠曲或变形的能力。质量接合构件164可以包括定位在质量接合构件164与一个或多个接合构件支撑件70之间的一种粘弹性材料，以便有助于对在该可调谐式阻尼器150附接至其上的一个物体中所存在的共振和/或机械振动进行减振。可替代地，该粘弹性材料可以是包围了全部或一部分的质量接合构件164的一个层压板，或者是如图2中参照接合构件34所示的质量接合构件164的层压结构的一部分。

质量接合构件的大小、形状以及材料特性也可以影响它的有效顺应性或挠性。图6展示了可调谐式阻尼器50的分解图，该分解图示出了质量接合构件64的另一个视图。所示的质量接合构件实施例64可以是总体上弹性的材料的一个薄片或板，该薄片或板具有一种总体上对称的形状(即，正方形形状)。质量接合构件64的材料和厚度可以影响质量接合构件64的挠性。例如，质量接合构件64可以由钢、铜铍合金、钛或其他弹性材料制成。进一步举例来说，在旨在用于光学台的阻尼器中的这种质量接合构件64的总体上挠性的材料可以具有约0.01英寸至约0.1英寸的一个厚度范围和约1英寸至约20英寸的长度以及宽度。例如，在一些情况下，质量接合构件64可以具有约0.02英寸至约0.06英寸的一个厚度范围。然而，质量接合构件64的材料、形状以及尺寸不限于在此所披露的这些实例，并且任何数量的材料、形状以及尺寸都可以限定这种质量接合构件64。

其他因素也可以影响质量接合构件64的机械顺应性或有效挠性。由加载机构74和加载板构件72施加在质量接合构件64上的偏置力或预加载荷力的量可以影响质量接合构件64的挠性。可以在对可调谐式阻尼器50进行调谐时设置一个预加载荷力，以便移动或调整阻尼器的固有频率并且配置可调谐的阻尼器50，从而有效地阻尼在可调谐式阻尼器固定于其上的这个物体的一个或多个共振频率或其他非共振频率范围内的振动。例如，由加载机构74和加载板构件72施加的这种预加载荷力或偏置力使得这些接合构件支撑件70能够沿着质量接合构件64的两个相反端施加一个力，由此影响质量接合构件64的挠性。此外，质量接合构件64的有效挠性有助于限定可调谐式阻尼器50可能能够阻尼的共振振动的一个或多个频率范围。

图6还示出了总体上沿着质量接合构件64和64′的多个相反侧的一个第一对槽口或特征65、和总体上沿着接合构件支撑件70的多个相反侧的一个第二对槽口或特征77。该第一对槽口或特征65和第二对槽口或特征77可以有助于这些质量接合构件64在可调谐式阻尼器50内的对准。例如，多个销73(如图3中所示)可以表示与质量接合构件64和64′中的第一对槽口65机械式相互作用或接合的一对特征或支撑件，以便通过将质量接合构件64的第一对槽口65与这些销73进行匹配来使得邻近的质量接合构件64对准。这种安排可以相对于邻近的接合构件支撑件70将质量接合构件64固定在基本上侧向固定的取向上。此外，在一个组装状态下，与这些销73相接合的这第一对槽口65使得这些质量接合构件64和固定到这些质量接合构件64上的相关元件(如阻尼器质量62)能够相对于例如壳体52总体上维持一个固定的取向。一股来说，相对于这些接合构件支撑件70和壳体52维持这些质量接合构件64的一个固定的取向可以通过防止这些质量接合构件64与周围的结构如壳体之间的机械干扰来确保可调谐式阻尼器50的正确运行。虽然第一对槽口65和第二对槽口77被展示为几何切口，但可以用任何数量的特征或元件来帮助将这些质量接合构件64与至少这些接合构件支撑件70对准。此外，第一对槽口65、第二对槽口77以及多个销可以结合到在此所披露的可调谐式阻尼器实施例20、50、150的任一个中。

图6中还示出了沿着底板56这侧提供的、可以总体上面对邻近的质量接合构件64′的这些释放孔71。该一个或多个释放孔71可以为紧固件79(例如螺钉、铆钉等)提供额外的空间(如图3中所示)，这些紧固件可以用来以一种滑动关系部分地将质量接合构件64固定到阻尼器质量62上，该滑动关系仍允许这些部件之间的沿着方向0₁的相对移动。即，可以设定紧固件79的轴的大小以滑过质量接合构件64中的对应的孔。因为阻尼器质量62响应于共振振动而移动，所以另外的间隙空间可能是必要的以便防止这些紧固件79抵触在邻近的元件上，如底板56上。可替代地，这些释放孔可以沿着可调谐式阻尼器50内的任何部分如顶板58或加载板构件72放置，其中一个释放孔71是为一个特征如以上所描述的紧固件79提供间隙所必需的。这样，加载板构件72的面对邻近的质量接合构件64的那一侧可以包括一个或多个释放孔71。

图7还示出了一个定位螺钉75，该定位螺钉可以有助于在将加载机构74调整到一个希望的位置之后将加载机构74锁定在位。然而，可以用任何数量的锁定特征来总体上将可调谐式阻尼器50锁定在所希望的调谐的构型中。例如，一个锁定机构的另一个实施例被示于图12中。图12展示了加载止动件174的一个示例性实施例，该加载止动件可以起作用来总体上防止这些加载特征中的任何一个偏离这些通过调谐设置的位置、并且该加载止动件可以结合到任何可调谐式阻尼器实施例中。例如，并且在图12中通过举例示出，加载止动件174可以工作性地连接到加载机构74上。此外，加载止动件174还可以与一个止动特征175相互作用，这样使得止动特征175通过限制该加载止动件174的旋转来限制该加载机构74的旋转。此外，该止动特征可以是一种类型的紧固件，如螺钉，该紧固件可以将加载止动件174的定位固定在一个希望的位置。例如，加载止动件174中的一个切口槽176可以与一个止动特征175相互作用、并且限定加载止动件174和加载机构74可以旋转的旋转范围。进一步举例来说，一旦加载止动件174处于一个希望的位置，止动特征175就可以固定该加载止动件174以免于进一步移动。一股来说，加载止动件174可以帮助一位用户在一个对于给定的可调谐式阻尼器50而言可接受的范围内调谐该可调谐式阻尼器。与此处所披露的任何特征或功能一样，针对可调谐式阻尼器20、50以及150的至少一个实施例描述的任何特征或功能都可以结合到在此所披露的这些可调谐式阻尼器实施例中的任何一个之中。

还考虑到了，可调谐式阻尼器实施例的加载或预加载能够以电子方式进行控制和监测。例如，可以将一个或多个力传感器，如按钮型负载传感器，结合到可调谐式阻尼器组件50之中，以感测由该一个或多个加载板构件72施加到这些质量接合构件64上的力的量。这样一种传感器可以被定位在例如图3中所示的实施例的加载机构74与顶板58之间、或在图2中所示的实施例的加载机构42与顶板28之间，从而替换该加载接口44。此外或可替代地，一个接近度传感器可以被放置在壳体的内部，以监测加载板72的位置，例如，如图3中由项目82所示。一个电子读出器可以为一位用户提供与由该一个或多个传感器获得的读数相关的信息。此外，用户可以使用这些传感器读数来确保适由该一个或多个加载板构件72施加了正确的量的力。此外，还可以对电子部件进行编程以仅允许加载板构件72施加处于一个预定范围内的力。因此，可调谐式阻尼器的预加载和调谐在一些情况下可以由一个或多个电子和机械部件来以电子方式进行调整和控制。

可调谐式阻尼器50的调谐可以使得一位用户能够调整可调谐式阻尼器50从而使得该可调谐式阻尼器可以总体上对在一个或多个共振频率范围内的振动进行减振。此外，可以在将该可调谐式阻尼器50工作性地连接到一个物体如光学台上之前、过程中和/或之后，对该可调谐式阻尼器50进行调谐或微调。可调谐式阻尼器50可以使用许多种用于调谐的方法和装置来调谐。例如，并且在图11中通过举例示出，至少一个感测装置108，如加速度计、检波器或激光干涉仪，可以连接到壳体或阻尼器质量上或以其他方式与其相联通。在一些实施例中，该感测装置108包括一个加速度计。任选地，可以与在此所论述的系统实施例一起使用任何种类的适合的感测装置82。另外的部件例如像电压表110和显示屏112可以串联或并联地连接到该感测装置108上，如图11中所示。

如以上所论述的，对可调谐式阻尼器进行调谐的一些方法可以是基于将其标称频率调整到某一值。标称频率f₀是由可调谐式阻尼器的阻尼器质量和质量接合构件的有效刚度所定义的频率。参照图3，这些值由阻尼器的阻尼器质量62和支撑组件、主要是质量接合构件64以及高度减振的元件66的刚度所定义。

调谐的实施可以是通过借助于对质量接合构件64进行预加载来改变有效刚度来实现。例如，如以上所描述地调整刚度所覆盖的频率范围可以是显著的，如大约100Hz或以上的量级。进一步举例来说，阻尼比或损耗因数η在可调谐频率范围内可以是相对恒定的并且可以总体上保持在一个希望的范围内，对一些光学台应用来说该范围为大约0.2至0.4。标称频率与损耗因数两者都可以通过分析振动传递率曲线来估算。

图10示出了从一个可调谐式阻尼器实施例(如图3中所示的可调谐式阻尼器50实施例)的底板56到阻尼器质量62的振动传递率函数。这些函数是使用两个加速度计和一个单一的分析器通过实验获得的。这些振动传递率表示移动质量62的振动幅度与底座56的振动幅度的比率。这些曲线的共振最大值通常指示的是标称调谐频率。不同曲线对应于加载机构从最松弛位置(由在约80Hz处具有最大值的实线表示)到最紧绷位置(由在约310Hz处具有最大值的虚线表示)的不同位置。损耗因数η可以由共振振幅Q的逆值(inversevalue)衡量。更精确地，

$\mathrm{\η}=1/\sqrt{Q^2-1}$

因此，图10的数据表明损耗因数可以保持相对地恒定、并且在通过经由加载机构74的操作来调谐该阻尼器50而实现的共振频率范围(例如，80Hz到310Hz)内接近于推荐最优值，由此展示了阻尼器的所要求的范围和性能。将阻尼器调谐到一个给定或希望的频率的传统方法可以至少应用于在此所描述的并且在图2和图3中通过举例示出的这些可调谐式阻尼器实施例的实施上。在此也呈现并且在图11中展示了将可调谐式阻尼器调谐到一个给定频率的多种额外的另外的方法。如所示，可调谐式阻尼器100可以安装到振动器104的一个平台102上。该可调谐式阻尼器100可以具有阻尼器20、50、150的特征、尺寸以及材料中的任何一项或全部并且可以被类似地调谐。在一些情况下，振动器104可以包括一个电磁振动器，然而可以使用任何种类的振动器而不脱离本披露的范围。振动器104可以通过连接到至少一个电源(未示出)上的互连106来激励。至少一个加速度计或其他振动传感器108可以被安装到可调谐式阻尼器100或平台102上或与其联通。在一些实施例中，平台102可以由具有固定频率和振幅的简谐力来激励。

可调谐式阻尼器100的壳体的所产生的运动可以取决于该阻尼器的固有频率。通过改变可调谐式阻尼器100的一个或多个质量接合构件64的有效弹簧刚度或挠性，用户就可能能够对阻尼器100的共振频率进行调谐。因此，有可能实现壳体加速度的最小值。此外，如果激励频率f_激励与f_调谐处于某种关系中，那么这个最小值可以对应于所希望的固有频率，即

f₀＝f_调谐。这个关系可以由以下公式给出：

$a=\frac{m_a+m_c}{m_a+m_c+m_d},$

其中m_d表示可调谐式阻尼器的阻尼器质量62的质量，m_c表示可调谐式阻尼器100的壳体的质量，并且m_a表示平台和振动器104的移动电枢的质量。如以上所论述的，η的值可以相对独立于频率并且可以从如图10中所示的实验数据来确定。对于a的计算，m_a的值可以从振动器的技术文献中或通过初步校准测试来确定。以上公式是从一个数学模型得到的，该数学模型将振动器的可移动质量与可调谐式阻尼器的壳体以及可调谐式阻尼器的阻尼器质量视为刚性体。可以使用f_激励与f_调谐之间的其他关系，这些其他关系可以从使用本领域已知的技术以分析、数字或实验方式获得的振动器和可调谐式阻尼器组件实施例的其他适当模型中得到。例如，这两个频率可以一致。

举例来说，一种对可调谐式阻尼器100进行调谐的方法可以包括以下步骤。首先，使用以上所示的公式或振动器和阻尼器组件的其他适当的数学模型为所要求的调谐的频率来定义一个激励频率f_激励。然后，将阻尼器安装到振动器的平台上，如图11中通过举例示出的。接着可以将一个加速度计附接到阻尼器的壳体上或附接到振动器的加载板上。将来自该加速度计的信号供应至一个处理装置，如安捷伦34401A或其他型号的万用表。随后可以由恒定振幅的AC电流在如以上所描述的频率f_激励下驱动该振动器。接着，可以将该预加载螺钉操作或调整到提供该电压表的最小读数的位置，该最小读数指示了来自该加速度计的信号的振幅。当实现了最小电压表读数时，该阻尼器可以被调谐到所要求的标称频率，即f₀＝f_调谐。

如以上所阐明的，这些可调谐式阻尼器装置实施例可以使得用户能够在需要时，如在可调谐式阻尼器操作性连接到一个物体上之前、过程中和/或之后，调整该可调谐式阻尼器的阻尼特性。至少一些实验测试已经表明，由阻尼的弹簧实施例提供的损耗因数在宽的频率范围(参见图10)中保持在约0.2至约0.4的一些推荐的限度内。此外，这些质量接合构件64的这种对称设计和它们以对称方式在阻尼器质量62周围的安排可以防止阻尼器质量62的旋转运动，由此确保其惯性充分用于在一个限定方向上的振动抑制以及阻尼的最大效果。

此外，在此所呈现的可调谐式阻尼器装置可以被配置成用于提供不用油的弹性元件的不依赖于温度的刚度和高的阻尼。例如，在一些实施例中，这些质量接合构件64包括基本上稳定的温度和可调整刚度的金属片弹簧，和呈以剪切来工作的多个薄层或衬垫形式的、并且与这些弹簧整合在一起以提供必要阻尼的粘弹性弹性体材料。因此，本发明的这些可调谐式阻尼器系统可以通过改变弹簧或质量接合构件64的有效刚度来提供一种用于对可调谐式阻尼器进行调谐的简单且可靠的方法以及机构。如以上所论述，这可以通过使用一个机构如加载机构74来对质量接合构件64进行预加载而实现。在预加载过程中，这些质量接合构件64与接合构件支撑件70之间的接触区域发生改变，由此改变了限定刚度的质量接合构件64的有效跨度和弹簧常数。

此外，在此所描述的这些可调谐式阻尼器实施例可以用作现有台的或其他结构的附加装置、并且可以在现场提供对可调谐式阻尼器进行调谐的方便手段。此外，代替对一个可调谐式阻尼器实施例进行调谐所必需的多次振动激励和测量，在此所披露的可调谐式阻尼器实施例可以仅要求一个简单的调谐程序，该调谐程序涉及在阻尼器外壳或一个邻近结构上执行的、在固定的简谐激励下使用仅一个振动传感器的仅一种类型的测量。

图9和图9A示出了以一种可拆除方式组装到一个光学台195上的一个可调谐式阻尼器50的实例。举例来说，一个接口板201可以通过一系列紧固件197附接到一个光学台195的一个顶面板材199上，如图9中所示。可调谐式阻尼器50的顶表面可以接着用一层环氧树脂或其他粘合剂覆盖。接着，可以将可调谐式阻尼器插入光学台195的核心中的一个匹配腔中，并且可以将可调谐式阻尼器50的底表面固定到光学台195的底面板材203上，如通过类似于紧固件197的另一系列紧固件。一旦可调谐式阻尼器50被插入到光学台195之中，就可以允许环氧树脂固化，这样使得没有可能危害到顶面板材的平整性的显著应力被施加在顶面板材199上。可替代地，可调谐式阻尼器50可以被整合到一个光学台中，其方式为通过将可调谐式阻尼器用环氧树脂粘合到这个台的核心196中的一个匹配腔中而不允许从该台上容易地拆除。图9示出了用于阻尼竖直振动的、处于竖直位置中的可调谐式阻尼器50。竖直振动可能是水平台挠曲振动的一个重要分量。可替代地，可调谐式阻尼器可以被定向在任何希望的方向上。光学台195还可以包括图9A中所示的一组支撑支腿或隔离器198。

该可调谐式阻尼器可以被组装到一个物体如一个光学台195上，而使得至少一个进入口46对用户是可触及的，如图9中通过举例示出。图7展示了可调谐式阻尼器50的前视图，示出了一个进入口46。在安装在该台中时，必要的话进入口46可以使用户能够触及该加载机构74并且对可调谐式阻尼器50进行调谐。例如，将重量添加到该光学台或将多个光学台连结一起等情形可以改变可调谐式阻尼器50工作性地连接于其上的这个光学台的共振频率。可调谐式阻尼器50可以被配置成用于至少提供如下益处：在可调谐式阻尼器50被工作性地连接在光学台上时，使得用户能够对该可调谐式阻尼器50进行调谐，如通过触及并调整该加载机构74。可替代地，可调谐式阻尼器50可以与光学台脱开连接以用于调谐、并且然后再次工作性地连接到该光学台195上。

就以上详细说明而言，其中使用的相似参考数字指代可能具有相同或类似尺寸、材料以及构型的相似元件。虽然已经说明并且描述了多个具体形式的实施例，但将清楚的是，可以做出不同的修改而不脱离本发明的实施例的精神和范围。因此，本发明不旨在受以上详细说明的限制。此外，针对可调谐式阻尼器20、50以及150的至少一个实施例描述的任何特征或功能都可以结合到在此所披露的可调谐式阻尼器实施例20、50以及150中的至少任何一个之中。

Claims (12)

1.一种可调谐式振动阻尼器组件，包括：

一个壳体，该壳体包括至少一个侧壁、至少一个底板以及至少一个盖板，该壳体进一步包括至少一个腔室，该至少一个腔室被配置成用于接纳一个可移动质量；

安置于该至少一个腔室中的一个可移动阻尼器质量，该阻尼器质量具有一种矩形盒形状，该矩形盒形状包括一个顶表面和一个底表面；

定位在该阻尼器质量的顶表面附近的一个第一质量接合构件、以及定位在该阻尼器质量的底表面附近的一个第二质量接合构件，其中该第一质量接合构件和该第二质量接合构件包括一个平板，该平板具有平行于一个第二表面的一个第一表面，而该第二表面面对该阻尼器质量，该平板包含一种弹性的弹簧材料，该弹簧材料被配置成用于弹性地支撑该可移动阻尼器质量；

定位在该第一质量接合构件与该阻尼器质量的顶表面之间的一个第一对接合装置、以及定位在该第二质量接合构件与该阻尼器质量的底表面之间的一个第二对接合装置，该第一对接合装置包括一对挤出的长形本体，该对长形本体沿着该阻尼器质量的顶表面的长度延伸并且接合该第一质量接合构件的第二表面，该第二对接合装置包括一对挤出的长形本体，该对长形本体沿着该阻尼器质量的底表面的长度延伸并且接合该第二质量接合构件的第二表面；

至少一个加载机构，该加载机构以螺纹方式接合到一个加载板上，该加载板包括一个具有第一侧和第二侧的平板，该第一侧平行于并且面对该盖板，该第二侧包括多个接合构件支撑件，这些接合构件支撑件沿着该加载板的第二侧的两个相反侧延伸，而这些接合构件支撑件具有一个倾斜表面，其中该加载机构、加载板以及接合构件支撑件被配置成用于对该第一和第二质量接合构件施加一个偏置力；以及

一个高度减振的元件，该高度减振的元件被固定到该第一质量接合构件和第二质量接合构件的第一表面上，这些高度减振的元件沿着该第一质量接合构件和第二质量接合构件的第一表面的两个相反侧定位，并且这些高度减振的元件被定位在该第一质量接合构件与接合构件支撑件的邻近倾斜表面之间、并且在该第二质量接合构件与接合构件支撑件的邻近倾斜表面之间，该高度减振的元件被配置成用于在该阻尼器质量移动时经受剪切变形。

2.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中该高度减振的元件包括粘弹性聚合物的一个或多个层。

3.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中该阻尼器质量的移动致使这些高度减振的元件经受剪切变形。

4.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中所述质量接合构件包含一种或多种弹簧质金属。

5.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中所述质量接合构件的平板的厚度是介于0.01英寸与0.1英寸之间。

6.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，进一步包括一个光学台，其中该可调谐振动组件的框架被工作性地连接到该光学台上。

7.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，进一步包括与该加载机构相联通的一个进入口。

8.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中对该加载机构的调整影响了所述质量接合构件的有效挠性。

9.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中所述质量接合构件的有效挠性在以下至少一种情况下是可调整的，即：在该可调谐式振动阻尼器组件被工作性地连接到一个物体上之前、过程中以及之后。

10.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，包括一个锁定特征，该锁定特征被工作性地连接到该加载机构上，这防止了该加载机构的偶然扰动。

11.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中所述接合构件支撑件包括一个倾斜表面，该倾斜表面允许由于该偏置力的变化而致使该倾斜表面与这些高度减振的支撑件之间的一个接触区域发生变化。

12.如权利要求1所述的可调谐式振动阻尼器组件，其中在这些倾斜表面与所述高度减振的元件之间的接触区域的增加减小了所述质量接合构件的有效挠性。