CN109927598A - 阻尼装置 - Google Patents

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CN109927598A
CN109927598A CN201811540956.5A CN201811540956A CN109927598A CN 109927598 A CN109927598 A CN 109927598A CN 201811540956 A CN201811540956 A CN 201811540956A CN 109927598 A CN109927598 A CN 109927598A
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box body
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佐藤巧
人见英树
川上顺子
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Abstract

本发明提供一种阻尼装置。该阻尼装置具有：盒体(50)；配重(52)，其被弹性支承在盒体(50)内；和弹性部件(62b)，其固定在盒体(50)中的与配重(52)相向的表面上，配重(52)和弹性部件(62b)分离，弹性部件(62b)的弹簧刚度具有非线性特性。根据本发明所涉及的阻尼装置，具有动力阻尼器的特性根据对输入的响应振幅而变化的结构，即使在实际道路上，也能够在较大输入和较小输入下均得到动力阻尼器效果。

Description

阻尼装置
技术领域
本发明涉及一种阻尼装置，该阻尼装置设置在例如容易产生振动、摆动等的运输装置(例如车辆、飞机、船舶等)的振动部，用于抑制振动部的振动。
背景技术
日本发明专利公开公报特开2009-204123号中记载的阻尼装置的课题在于，提供一种动力阻尼器，其通过缩小动力阻尼器的左右和上下方向的尺寸而得到，即使在有限的狭窄空间内也能够安装；以及能够稳定地弹性支承阻尼器质块(damper mass)且能够限制阻尼器质块在上下、前后及左右方向的位移。
为了解决该课题，日本发明专利公开公报特开2009-204123号中记载的阻尼装置将动力阻尼器中的橡胶支承部配置在阻尼器质块的四角并从下侧弹性支承阻尼器质块。在阻尼器质块上设置延伸部，使阻尼器质块在上下方向上变薄。由延伸部和一对弹性支承体构成左右方向上的止动机构。由弹性支承体的上托架和下托架构成上下方向及前后方向上的止动机构。
发明内容
在日本发明专利公开公报特开2009-204123号中，在动力阻尼器的阻尼器质块与车辆的振动部之间具有由弹性支承阻尼器质块的橡胶弹性体构成的橡胶支承部。
一般地，座椅靠背框架的单体惯量(加速度特性)的频率在较大输入(例如100N)和较小输入(30N)中大致一致。
然而，由于使用橡胶作为弹性支承阻尼器质块的部件，因此，动力阻尼器的单体惯量在较大输入的情况下的谐振频率和在较小输入的情况下的谐振频率不同。
因此，在现有技术中，现状是只能对较小输入或较大输入中的某一个进行固有值管理。
本发明是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种阻尼装置，具有动力阻尼器的特性根据对输入的响应振幅而变化的结构，即使在实际道路上，也能够在较大输入和较小输入下均获得动力阻尼器效果。
[1]本发明所涉及的阻尼装置，其特征在于，具有：盒体；配重，其被弹性支承在所述盒体内；和弹性部件，其固定在所述盒体中的与所述配重相向的表面上，所述配重和所述弹性部件分离，所述弹性部件的弹簧刚度具有非线性特性。
据此，当来自路面的振动(路面输入)较小时，弹簧刚度较低，当成为较大输入时，弹簧刚度增大。即，阻尼装置具有动力阻尼器的特性根据对输入的响应振幅而变化的结构。据此，能够抑制由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。其结果，较大输入、较小输入下的动力阻尼器的频率均不偏移，而成为最佳值。即，在实际道路上，也能够在较大输入和较小输入下均得到动力阻尼器效果。
[2]在本发明中，也可以是，所述盒体具有彼此相向的多个侧板，在所述多个侧板中的与所述配重相向的表面上分别固定有所述弹性部件。
多个侧板是为了防止例如在恶劣路况行驶时振幅变大时弹性支承配重的部分被切断而设置的。由于利用该多个侧板固定弹性部件即可，因此不需要用于安装弹性部件的专用零部件，从而能够防止零部件数量的增加。
[3]在本发明中，也可以是，所述弹性部件是圆锥弹簧，所述弹性部件以直径小的一方与所述配重相向的方式被固定。
圆锥弹簧的弹簧刚度具有载荷随着挠曲的增加而呈指数函数增加的特性，即，具有非线性特性。因此，在路面输入较小的情况下，弹簧刚度低，当路面输入增大时，弹簧刚度增高，能够防止由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。通过使弹簧刚度为非线性特性，能够应对幅度范围较宽的振幅输入。
[4]在本发明中，也可以是，所述弹性部件由直径和长度分别不同的多个螺旋弹簧构成。
作为直径和长度分别不同的多个螺旋弹簧例如由直径较大、长度较大的第一螺旋弹簧和直径较小、长度较小的第二螺旋弹簧构成的情况下，在挠曲较小的状态下，仅呈现第一螺旋弹簧的特性。即，载荷随着挠曲增加而沿着一定的斜率增加。当挠曲进一步增加时，呈现第一螺旋弹簧的特性和第二螺旋弹簧的特性合成的特性。即，载荷随着挠曲增加而沿着比上述斜率大的斜率增加。即，具有非线性特性。
因此，在路面输入较小的情况下，弹簧刚度较低，在路面输入增大时，弹簧刚度增高，能够防止由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。通过使弹簧刚度为非线性特性，能够应对幅度范围较宽的振幅输入。
[5]在本发明中，也可以是，所述弹性部件由橡胶部件形成，具有截面积朝向配重逐渐减小的形状。
在这种情况下，弹簧刚度也与圆锥弹簧同样地具有载荷随着挠曲的增加而呈指数函数地增加的特性，即，非线性特性。因此，在路面输入较小的情况下，弹簧刚度较低，当路面输入增大时，弹簧刚度增高，能够防止由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。通过使弹簧刚度为非线性特性，能够应对幅度范围较宽的振幅输入。
根据本发明所涉及的阻尼装置，具有动力阻尼器的特性根据对输入的响应振幅而变化的结构，即使在实际道路上，也能够在较大输入和较小输入下均得到动力阻尼器效果。
根据参照附图所说明的以下的实施方式的说明，可以容易地理解上述目的、特征和优点。
附图说明
图1是表示具有本实施方式所涉及的阻尼装置的座椅装置(主要是框架结构)的立体图。
图2A是表示第一阻尼装置的主视图。
图2B是表示第一阻尼装置的右视图。
图2C是表示圆锥弹簧的弹簧刚度的曲线图。
图3A是表示对单体的座椅靠背框架进行的锤击试验的说明图。
图3B是表示座椅靠背框架单体相对于较大输入(150N)和较小输入(30N)的惯量特性的曲线图。
图4A是表示对比较例所涉及的阻尼装置的锤击试验的说明图。
图4B是表示阻尼装置(比较例)单体相对于较大输入(100N)和较小输入(20N)的惯量特性的曲线图。
图5A是表示带阻尼装置(比较例)的座椅靠背框架在较大输入(150N)和较小输入(30N)时的惯量特性的曲线图。
图5B是表示带阻尼装置(实施例)的座椅靠背框架在较大输入(150N)和较小输入(30N)时的惯量特性的曲线图。
图6A是表示第二阻尼装置的主视图，图6B是表示双重螺旋弹簧的结构例的说明图。
图6C是表示双重螺旋弹簧的弹簧刚度的曲线图。
图7A是表示第三阻尼装置的主视图。
图7B是表示由橡胶部件构成的第二弹性部件的一例(三棱柱状)的说明图。
图7C是表示由橡胶部件构成的第二弹性部件的弹簧刚度的曲线图。
具体实施方式
下面，边参照图1～图7C边对本发明所涉及的阻尼装置的实施方式例进行说明。
第一实施方式所涉及的阻尼装置(第一阻尼装置10A)例如如图1所示那样设置于座椅装置12。
座椅装置12至少具有座椅坐垫框架14和座椅靠背框架16。座椅靠背框架16具有：下侧座椅靠背框架18L，其以相对于座椅坐垫框架14能够自如旋转的方式安装于座椅坐垫框架14；和上侧座椅靠背框架18U，其通过焊接等固定在下侧座椅靠背框架18L的上部。
座椅装置12通过设置于车辆、船舶、飞机等运输装置的地板面等上的托架20例如在前后方向上能够自如滑动地设置。当然，也可以将座椅装置12无法自如滑动地固定在地板面等上。
座椅坐垫框架14具有前后延伸的左右一对坐垫侧框架22、架设在各坐垫侧框架22的前部之间的前部框架24、架设在各坐垫侧框架22的后部之间的后部框架26等，而形成为框形。托架20安装在各坐垫侧框架22。
下侧座椅靠背框架18L具有左右一对靠背侧框架30、靠背下框架32和加强杆34而形成为框形，其中，左右一对靠背侧框架30大致上下延伸；靠背下框架32架设在左右的靠背侧框架30的下端部之间；加强杆34分别架设在靠背侧框架30的上部之间和下部之间。靠背下框架32例如通过焊接而结合在靠背侧框架30的下部。
上侧座椅靠背框架18U具有倒U字状。上侧座椅靠背框架18U的两端部例如分别通过焊接而结合在下侧座椅靠背框架18L的上部。在上侧座椅靠背框架18U的中央部固定有供头枕的支柱插入的两个筒状的保持部件36。
另外，在座椅坐垫框架14的后部和下侧座椅靠背框架18L的下部设有支轴38，该支轴38将下侧座椅靠背框架18L相对于座椅坐垫框架14能够自如转动地支承于座椅坐垫框架14。例如，下侧座椅靠背框架18L的下部以能够自如旋转的方式连结在坐垫侧框架22的后部的内侧。
而且，如上所述，第一阻尼装置10A设置于座椅装置12。设置位置是任意的，但是例如在抑制座椅靠背框架16的振动的情况下，优选设置在座椅靠背框架16的例如中央部的位置。在本实施方式中，第一阻尼装置10A以架设于上侧座椅靠背框架18U的中央部、例如各加强杆34的中央部的方式设置。
如图2A和图2B所示，第一阻尼装置10A具有盒体50和弹性地保持在盒体50的中央部的配重52。
盒体50例如通过对金属板进行钣金加工，一体地形成金属制的上板54a、下板54b、背面板54c而构成。上板54a以从背面板54c的上端向前方伸出的方式一体地形成，下板54b以从背面板54c的下端向前方伸出的方式一体地形成。即，上板54a和下板54b彼此相向。
作为一例，背面板54c的横向(左右方向)的长度为70mm，背面板54c的纵向(上下方向)的长度为110mm，上板54a和下板54b的纵深(前后方向的长度)为30mm。另外，配重52的横向(左右方向)的长度为50mm，配重52的纵向(上下方向)的长度为90mm，配重52的高度(前后方向的长度)为20mm。
在上板54a的前方的端部一体地形成有例如金属制的半圆状的上部安装板56a，同样地在下板54b的前方的端部也一体地形成有例如金属制的半圆状的下部安装板56b。在上部安装板56a和下部安装板56b的各自中央部形成有螺纹孔58。因此，可以通过将未图示的螺钉贯插于螺纹孔58中，来将第一阻尼装置10A固定于例如座椅靠背框架16的加强杆34等。
盒体50的上板54a和配重52的上表面60a经由两个板状的第一弹性部件62a连接，同样地，盒体50的下板54b和配重52的下表面60b经由两个第一弹性部件62a连接。第一弹性部件62a分别具有板状，且被设置成厚度方向与盒体50的左右方向一致，面方向与盒体50的前后方向一致。作为一例，第一弹性部件62a的长度(上下方向的长度)为10mm，厚度(左右方向的长度)为3mm，纵深(前后方向的长度)为15mm。另外，第一弹性部件62a未固定于背面板54c。
盒体50还一体地形成有彼此相向的例如四个侧板(第一侧板64a～第四侧板64d)。在图2A中，示出了使第一侧板64a与第二侧板64b彼此相向，并使第三侧板64c与第四侧板64d彼此相向的例子。在该情况下，第一侧板64a及第三侧板64c的各内表面与配重52的一方的侧面相向，第二侧板64b及第四侧板64d的各内表面与配重52的另一方的侧面相向。另外，不限于四个侧板，也可以将两个侧板彼此相向设置，也可以将六个以上的侧板分别彼此相向设置。
第一侧板64a～第四侧板64d在与配重52相向的表面上例如通过粘接剂等固定有第二弹性部件62b。在自然状态下，配重52与第二弹性部件62b分离而不接触。
各第二弹性部件62b分别是圆锥弹簧66，并以使直径较小的一方与配重52相向的方式被固定。如图2C所示，圆锥弹簧66的弹簧刚度具有随着挠曲δ增加而载荷P呈指数函数地增加的特性、即非线性特性。
在此，边参照图3A和图3B，边与比较例一起对与第一阻尼装置10A相关的实验例进行说明。
首先，如图3A所示，对单体的座椅靠背框架16(铁制)进行了锤击试验。在锤击试验中，在座椅靠背框架16的中央部、例如上部的加强杆34的中央部分固定G仪表70，并且使锤72锤击一方的靠背侧框架30中的、与固定G仪表70的位置相同高度的位置。其结果示于图3B。
在图3B中，曲线La表示单体的座椅靠背框架16中的较大输入(150N)的惯量特性，曲线Lb表示单体的座椅靠背框架16中的较小输入(30N)的惯量特性。
从图3B的结果可知，单体的座椅靠背框架16中的较大输入和较小输入的惯量特性在较大输入和较小输入之间没有差别，峰值频率fa(最佳值)也大致相同。即，可知几乎没有振幅依赖性。
接着，对比较例所涉及的阻尼装置100进行锤击试验。如图4A所示，比较例所涉及的阻尼装置100具有在盒体50上不存在四个侧板(第一侧板64a～第四侧板64d)和第二弹性部件62b(参照图2A)的结构。
在锤击试验中，在配重52的中央部固定G仪表70，使锤72锤击配重52的一方的侧面的中央部分。其结果示于图4B。
在图4B中，曲线Lc表示单体的阻尼装置中的振幅较大的较大输入(100N)的惯量特性，曲线Ld表示单体的阻尼装置中的振幅较小的较小输入(20N)的惯量特性。
根据图4B的结果，在单体的阻尼装置100(比较例)的惯量特性中，较大输入的惯量的峰值Pc比较小输入的惯量的峰值Pd大，各峰值Pc和峰值Pd的频率也大不相同。
接着，将比较例所涉及的阻尼装置100和G仪表70固定在座椅靠背框架16的中央部，与上述同样地进行锤击试验。其结果示于图5A。
在图5A中，曲线Le表示带阻尼装置(比较例)的座椅靠背框架16在较大输入(150N)时的惯量特性，曲线Lf表示带阻尼装置(比较例)的座椅靠背框架16在较小输入(30N)时的惯量特性。
根据图5A的结果，带阻尼装置(比较例)的座椅靠背框架16的惯量特性，在较小输入的情况下，在单体的座椅靠背框架16的峰值频率fa(最佳值：参照图3B)处，惯量成为极小值，在较大输入的情况下，在比峰值频率fa低的频率下，惯量成为极小值。
即，可知在比较例所涉及的阻尼装置100中，由于座椅靠背框架16与阻尼装置100之间存在振幅依赖性之差，因此，仅能够在较大输入和较小输入中的某一方输入中得到动力阻尼器的效果(振动抑制效果)。根据图5A的结果，比较例所涉及的阻尼装置100在实际道路上仅限定于针对较小输入的振动抑制效果。
接着，将实施例所涉及的阻尼装置(第一阻尼装置10A)和G仪表70固定在座椅靠背框架16的中央部，与上述同样地进行锤击试验。其结果示于图5B。
在图5B中，曲线Lg表示在带第一阻尼装置10A(实施例)的座椅靠背框架16在较大输入(150N)时的惯量特性，曲线Lh表示在带第一阻尼装置10A(实施例)的座椅靠背框架16在较小输入(30N)时的惯量特性。
根据图5B的结果，带第一阻尼装置10A(实施例)的座椅靠背框架16的惯量特性在较小输入和较大输入下，在单体的座椅靠背框架16的峰值频率fa(最佳值：参照图3B)处，惯量分别成为极小值。
即，在第一阻尼装置10A中，动力阻尼器的特性为具有对应于相对输入的响应振幅而变化的结构，因此，在座椅靠背框架16与第一阻尼装置10A之间几乎不存在振幅依赖性，而在较大输入和较小输入中均能够得到动力阻尼器的效果(振动抑制效果)。根据图5B的结果，第一阻尼装置10A(实施例)在实际道路上能够得到相对于较大输入和较小输入的振动抑制效果。
接着，参照图6A～图6C对第二实施方式所涉及的阻尼装置(第二阻尼装置10B)进行说明。
如图6A所示，第二阻尼装置10B具有与上述的第一阻尼装置10A大致相同的结构，但是不同之处为第二弹性部件62b由直径和长度分别不同的多个螺旋弹簧构成。
在图6A和图6B的例子中，表示由双重螺旋弹簧74构成第二弹性部件62b的情况。双重螺旋弹簧74例如通过在第一螺旋弹簧74a的内部配置第二螺旋弹簧74b而构成。作为双重螺旋弹簧74的直径和长度的一例，在将第一螺旋弹簧74a的直径和长度设为d1和L1、将第二螺旋弹簧74b的直径和长度设为d2和L2时，具有以下的大小关系。
d1＞d2
L1＞L2
如图6C所示，在挠曲δ较小的状态下，第二阻尼装置10B的第二弹性部件62b(双重螺旋弹簧74)的弹簧刚度仅呈现第一螺旋弹簧74a的特性。即，载荷P随着挠曲δ增加而沿着一定的斜率增加。当挠曲δ进一步增加时，呈现第一螺旋弹簧74a的特性和第二螺旋弹簧74b的特性合成的特性。即，载荷P随着挠曲δ增加而沿着比上述斜率大的斜率增加。即，弹簧刚度与第一阻尼装置10A的第二弹性部件62b(圆锥弹簧66)同样地具有非线性特性。
接着，边参照图7A～图7C边对第三实施方式所涉及的阻尼装置(第三阻尼装置10C)进行说明。
如图7A和图7B所示，第三阻尼装置10C具有与上述的第一阻尼装置10A大致相同的结构，但是，第二弹性部件62b由橡胶部件76形成，并具有截面积朝向配重52逐渐减小的形状、例如三棱柱状(参照图7B)。
如图7C所示，该第三阻尼装置10C中的第二弹性部件62b的弹簧刚度与圆锥弹簧66同样地具有载荷P随着挠曲δ增加而呈指数函数增加的特性，即，具有非线性特性。
作为第二弹性部件62b的形状，除了图7B所示的三棱柱状之外，还可以列举圆锥状、圆台状、半球状等。
如此，本实施方式所涉及的阻尼装置具有：盒体50；配重52，其被弹性支承在盒体50内；和第二弹性部件62b，其固定在盒体50中的与配重52相向的表面上，配重52和第二弹性部件62b分离，第二弹性部件62b的弹簧刚度具有非线性特性。
据此，当来自路面的振动(路面输入)较小时，弹簧刚度较低，当路面输入较大时，弹簧刚度增大。即，阻尼装置具有动力阻尼器的特性对应于相对输入的响应振幅而变化的结构。据此，能够抑制由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。其结果，较大输入、较小输入下的动力阻尼器的频率均不偏移，而成为最佳值。即，在实际道路上，也能够在较大输入和较小输入下均得到动力阻尼器效果。
在本实施方式中，盒体50具有彼此相向的多个侧板(64a～64d)，在多个侧板中的与配重52相向的表面上分别固定有第二弹性部件62b。
多个侧板(64a～64d)是为了防止例如在恶劣路况行驶时振幅变大时弹性支承配重52的部分(第一弹性部件62a)被切断而设置的。由于利用该侧板固定第二弹性部件62b即可，因此不需要用于安装第二弹性部件62b的专用零部件，从而能够防止零部件数量的增加。
在本实施方式中，第二弹性部件62b是圆锥弹簧66，第二弹性部件62b以直径小的一方与配重52相向的方式被固定。
圆锥弹簧66的弹簧刚度具有载荷P随着挠曲δ的增加而呈指数函数增加的特性，即，具有非线性特性。因此，在路面输入较小的情况下，弹簧刚度低，当路面输入增大时，弹簧刚度增高，能够防止由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。通过使弹簧刚度为非线性特性，能够应对幅度范围较宽的振幅输入。
在本实施方式中，第二弹性部件62b由直径和长度分别不同的多个螺旋弹簧74a、74b构成。
作为直径和长度分别不同的多个螺旋弹簧74a、74b例如由直径较大、长度较大的第一螺旋弹簧74a和直径较小、长度较小的第二螺旋弹簧74b构成的情况下，在挠曲δ较小的状态下，仅呈现第一螺旋弹簧74a的特性。即，载荷P随着挠曲δ增加而沿着一定的斜率增加。当挠曲δ进一步增加时，呈现第一螺旋弹簧74a的特性和第二螺旋弹簧74b的特性合成的特性。即，载荷P随着挠曲δ增加而沿着比上述斜率大的斜率增加。即，具有非线性特性。
因此，在路面输入较小的情况下，弹簧刚度较低，在路面输入增大时，弹簧刚度增高，能够防止由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。通过使弹簧刚度为非线性特性，能够应对幅度范围较宽的振幅输入。
在本实施方式中，第二弹性部件62b由橡胶部件76形成，具有截面积朝向配重52逐渐减小的形状。
在这种情况下，弹簧刚度也与圆锥弹簧66同样地具有载荷P随着挠曲δ的增加而呈指数函数地增加的特性，即，非线性特性。因此，在路面输入较小的情况下，弹簧刚度较低，当路面输入增大时，弹簧刚度增高，能够防止由于原本具有的振幅依赖性而引起的动力阻尼器的固有值变化。通过使弹簧刚度为非线性特性，能够应对幅度范围较宽的振幅输入。
此外，本发明不限于上述的实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内自由地改变。

Claims (5)

1.一种阻尼装置，其特征在于，
具有：盒体(50)；配重(52)，其被弹性支承在所述盒体(50)内；和弹性部件(62b)，其固定在所述盒体(50)中的与所述配重(52)相向的表面上，
所述配重(52)和所述弹性部件(62b)分离，
所述弹性部件(62b)的弹簧刚度具有非线性特性。
2.根据权利要求1所述的阻尼装置，其特征在于，
所述盒体(50)具有彼此相向的多个侧板(64a～64d)，在所述多个侧板(64a～64d)中的与所述配重(52)相向的表面上分别固定有所述弹性部件(62b)。
3.根据权利要求1或2所述的阻尼装置，其特征在于，
所述弹性部件(62b)是圆锥弹簧(66)，
所述弹性部件(62b)以直径小的一方与所述配重(52)相向的方式被固定。
4.根据权利要求1或2所述的阻尼装置，其特征在于，
所述弹性部件(62b)由直径和长度分别不同的多个螺旋弹簧(74a、74b)构成。
5.根据权利要求1或2所述的阻尼装置，其特征在于，
所述弹性部件(62b)由橡胶部件(76)形成，具有截面积朝向配重(52)逐渐减小的形状。
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