JP2004028125A

JP2004028125A - Dynamic damper

Info

Publication number: JP2004028125A
Application number: JP2002181227A
Authority: JP
Inventors: Rentaro Kato; 加藤　錬太郎; Takahiro Aoi; 青井　孝弘
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamic damper of a compact and novel structure capable of stably achieving effective vibration damping effect to vibration of a plurality of or wide target frequency ranges even when exposed to a large temperature range. <P>SOLUTION: A hard spring member 12 comprising metal or the like is provided, and a beam-shaped elastic deformation part 22 is composed of the spring member 12. Plural mass parts 14 and 15 are provided to be apart from each other in a length direction of the elastic deformation part 22 to compose an auxiliary vibration system having two or more degrees of freedom to a subject member 16 to be damped. In addition, damping means 28 and 30 are provided to perform damping action in vibration displacement of the mass parts 14 and 15. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、制振対象部材に対してマス部材をバネ部材を介して弾性的に支持せしめることにより、主振動系たる制振対象部材に対する副振動系を構成して、制振対象部材の振動を抑えるダイナミックダンパに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、自動車におけるボデー等の如き振動部材（制振対象部材）において問題となる振動を低減する方法としては、▲１▼振動部材の表面にアスファルトシートやゴムシートを貼着して制振材を構成する方法や、▲２▼振動部材に対してバネ部材を介してマス部材を連結支持せしめてダイナミックダンパを構成する方法等が、知られている。
【０００３】
ところが、上記▲１▼の制振材においては、アスファルトシートやゴムシートにおける制振効果の温度依存性が大きく、例えば自動車のボデー等のように内燃機関や日射等の影響で振動部材の温度が６０℃以上に達すると制振効果が大幅に低下してしまうという問題があった。しかも、振動部材における１次等の低次の振動モードでは、アスファルトシートに生ぜしめられる剪断歪が小さくなることに起因して、十分な振動低減効果を得ることが難しいという問題があった。
【０００４】
また、前記▲２▼のダイナミックダンパにおいては、バネ部材として一般に採用されているゴム弾性体の剛性が小さいことから、剛性を確保するためにゴム弾性体の容積を大きくしなければならず、結果的にダイナミックダンパの大型化を避け難いという問題があった。しかも、ダイナミックダンパは、それ自身のマス−バネ系からなる副振動系の固有振動数を、振動部材において制振すべき特定の振動周波数域に設定することにより特性のチューニングが施されるが、有効な制振効果が比較的に狭い一つのチューニング周波数域だけでしか有効に発揮され難く、それに加えて、ゴム弾性体のばね定数の温度依存性が大きいことから、例えば自動車のボデー等のように季節や環境等の変化で６０℃以上の温度差に晒される場合には、チューニング周波数が防振すべき振動周波数から外れてしまって、有効な制振効果を安定して得難いという問題があったのである。
【０００５】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、コンパクトで且つ制振効果の温度依存性が小さく、しかも複数の乃至は広い周波数域の振動に対して有効な制振効果を安定して発揮し得ると共に、振動部材における低次モードの振動に対しても優れた制振効果を発揮し得る、新規な構造のダイナミックダンパを提供することにある。
【０００６】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することが出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【０００７】
本発明の第一の態様は、（ａ）制振対象部材に対して固定的に取り付けられる取付部が端部に設けられて梁状の弾性変形部を形成する硬質のバネ部材と、（ｂ）該バネ部材における梁状の前記弾性変形部において長手方向に相互に離隔して設けられて、該弾性変形部の弾性変形に基づいて変位せしめられる複数のマス部と、（ｃ）前記弾性変形部の弾性変形に基づく前記複数のマス部の振動変位に際して減衰作用を及ぼす減衰手段とを、含んで形成することにより２自由度以上の副振動系を構成せしめたダイナミックダンパを、特徴とする。
【０００８】
このような本態様のダイナミックダンパにおいては、副振動系のバネ成分と減衰成分を異なる部材で実質的に略分担させて構成することが可能となる。即ち、バネ成分は、硬質のバネ部材によって主に分担させて構成する一方、減衰成分は、ダンピング材と拘束材によって主に分担させて構成することが出来る。その結果、バネ部材の材料として、例えば金属や硬質樹脂（例えばガラス繊維補強されたポリアミド系樹脂等の繊維補強樹脂）等を採用することにより、ばね定数の温度依存性を十分に小さく抑えることが可能となる。そして、このように副振動系のばね定数の温度変化に伴う変動が抑えられて、ダイナミックダンパのチューニング周波数の安定化が図られることから、環境温度の変動幅が大きい振動部材に装着される場合でも、予めチューニングされた特定周波数域の振動に対して、有効な制振効果を安定して得ることが可能となるのである。
【０００９】
また、本態様のダイナミックダンパにおいては、弾性変形部に複数のマス部が設けられることにより、２自由度以上の副振動系が構成されることから、複数のマス部の質量とそれら各マス部を弾性支持せしめる弾性変形部における各ばね特性を適当に調節することによって、複数の周波数域で固有振動数を設定することが出来るのであり、それ故、制振対象部材における複数の周波数域の振動に対して、それぞれ副振動系の固有振動数をチューニングすることにより、それぞれ有効な制振効果を得ることが可能となるのである。
【００１０】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係るダイナミックダンパにおいて、前記バネ部材の前記弾性変形部に対してダンピング材を被着することによって、前記減衰手段を構成したことを、特徴とする。このような本態様においては、硬質のバネ部材によってもたらされる副振動系のチューニング周波数の安定性を損なうことなく、副振動系における損失係数（ロスファクタ）をコンパクトに得ることが可能となる。なお、ダンピング材としては、例えば減衰係数が大きく且つ温度変化に伴う特定変化が小さいゴム材料が好適に採用され得る。また、ダンピング材は、弾性変形部の長手方向の略全長に亘って広がるように、加硫接着等で固着することが望ましく、それによって、複数のマス部の各ばね部を構成する部分に、それぞれ有効な損失係数が付与され得る。
【００１１】
また、本発明の第三の態様は、前記第二の態様に係るダイナミックダンパにおいて、前記ダンピング材における前記弾性変形部と反対の面に拘束材を固着せしめて、それら弾性変形部とダンピング材と拘束材を積層構造とし、且つ該拘束材のばね定数を該弾性変形部のばね定数よりも小さくしたことを、特徴とする。このような本態様においては、バネ部材が硬質材で形成されていることから小さな容積のバネ部材で十分なばね剛性を得ることが出来ると共に、ダンピング材にも拘束材が固着されていることから弾性変形部の変形に際してダンピング材における剪断変形が一層効率的に生ぜしめられて、一層小さな容積のダンピング材で有効な損失係数を得ることが出来るのであり、その結果、全体としてよりコンパクトなダイナミックダンパが実現され得る。
【００１２】
しかも、バネ部材のばね定数を拘束材のばね定数よりも大きくしたことにより、バネ部材におけるばね定数が、副振動系のバネ成分として主体的に作用することとなり、それ故、バネ部材に対してダンピング材を介して固着された拘束材のばね定数が副振動系のバネ成分に及ぼす影響の、ダンピング材の温度変化に伴う特性変化に起因する変動も効果的に抑えられ得て、かかる副振動系におけるばね定数の安定化、延いてはチューニング周波数の安定がより有効に実現され得る。
【００１３】
なお、本態様において、ダンピング材と拘束材は、弾性変形部の少なくとも一部において積層状態で形成されていれば良く、弾性変形部の全体に亘って設ける必要はない。例えば、弾性変形部の表面の全周に亘ってダンピング材を被覆形成しても良いが、弾性変形部の一つの面だけにダンピング材を被覆したり、或いは弾性変形部の全面をダンピング材で覆い、その一部だけに拘束材を被着しても良い。尤も、ダンピング材は、バネ部材の取付部にまでは至らない領域に固着することが望ましく、それによって、取付部をボルト止めや溶接等により、制振対象部材に対して容易に、しかも大きな強度と耐久性をもって固着せしめることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れかの態様に係るダイナミックダンパにおいて、前記弾性変形部の弾性変形方向で該弾性変形部に対して隙間を隔てて非接着で独立変位可能に配設された独立マス部材によって、前記マス部を構成し、該独立マス部材が該弾性変形部に対して直接的且つ弾性的に当接されるようにすることにより、前記減衰手段を構成したことを、特徴とする。このような本態様においては、制振対象部材から副振動系に振動が入力されて弾性変形部が加振されることに伴い、独立マス部材が弾性変形部に対して相対的に変位せしめられることとなる。特に、副振動系の固有振動数域の振動入力時には、弾性変形部の振幅が大きくなることにより独立マス部材の相対変位も大きくなって、独立マス部材が弾性変形部に対して飛び跳ね的に変位せしめられて、独立マス部材が弾性変形部に対して直接的且つ弾性的に当接せしめられることとなる。その結果、独立マス部材の当接部への打ち当り（当接）に基づいて、振動部材に対する振動抑制効果が発揮されるのであり、結果的に副振動系において、見掛け上の損失係数（ロスファクタ）が大きくなったのと略同じ状態が発現される。要するに、弾性変形部において、耐熱性等が高いが減衰係数が小さい金属等の硬質の弾性材を採用した場合でも、独立マス部材の弾性変形部への打ち当りによって弾性変形部の振幅が抑えられることにより、共振ピークを含む広い周波数域で良好なる制振効果が実現され得るのである。
【００１５】
なお、本態様において、独立マス部材は、その全体をゴム弾性体や合成樹脂材、或いはそれらの発泡材で形成したり、そのようなものに対して補強的に金属等の剛性材を固着することで形成することも可能であるが、その他、独立マス部材を高比重な金属等の剛性材で形成しても良く、その場合には、当接に際しての異音や衝撃の緩和等のために、独立マス部材と弾性変形部との当接面の少なくとも一方が、ゴム弾性体や合成樹脂材等の弾性材によって形成されることが望ましい。また、弾性変形部において独立マス部材が当接せしめられる当接面は、弾性変形部に対して直接に形成しても良いが、例えば、剛性材で別体形成されたハウジングを弾性変形部に溶接等で固着し、かかるハウジングに独立マス部材を収容配置せしめても良い。更に、複数のマス部の幾つかをこのような独立マス部材で構成することは、勿論、可能であり、また、前記第二又は第三の態様に係るダンピング材と組み合わせて、本態様に従う独立マス部材を採用しても良い。
【００１６】
また、本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れかの態様に係るダイナミックダンパにおいて、前記バネ部材の一方の端部に前記取付部を設けることにより前記弾性変形部を片端支持の梁構造をもって構成して、該弾性変形部の長手方向の複数箇所に前記マス部を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、片持ち梁タイプのバネ部材が構成されて、目的とするダイナミックダンパを、例えば振動対象部材に沿って配設することも可能となり、より一層のコンパクト化が図られ得る。
【００１７】
また、本発明の第六の態様は、前記第五の態様に係るダイナミックダンパであって、前記弾性変形部の一方の端部において、前記取付部から立ち上がって該弾性変形部を前記制振対象部材から離隔位置せしめる立上部を設けると共に、該立上部によって該弾性変形部と該制振対象部材の対向面間に形成された空間に位置せしめられるようにして、前記マス部を該弾性変形部から突設したことを、特徴とする。このような本態様においては、制振対象部材と弾性変形部の間に隙間状の空間を巧く形成し、この空間を効率的に利用してマス部を配設することが可能となるのであり、特に平坦な装着面を有するパネル材等を制振対象部材とする場合等において、一層優れたスペース効率をもってダイナミックダンパを装着することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の第七の態様は、前記第一乃至第四の何れかの態様に係るダイナミックダンパにおいて、前記バネ部材の両端部に前記取付部を一対設けると共に、前記弾性変形部の両方の端部にそれぞれ取付部から立ち上がる一対の立上部を設けて該弾性変形部を門形構造とし、該弾性変形部において両立上部間に跨がって延びる天板部の中間位置に前記複数のマス部を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、一対の立上部が有利に弾性変形せしめられる方向と、天板部が有利に弾性変形せしめられる方向が略直交することとなり、それら両方向で、それぞれ副振動系として機能し得ることから、互いに異なる二つの方向で有効な制振効果を発揮し得る。なお、本態様において、好ましくは、門形構造とされたバネ部材の天板部の内周面から中央空所に突出するようにしてマス部が設けられる。また、天板部だけでなく立上部に対してマス部を設けても良い。
【００１９】
また、本発明の第八の態様は、前記第一乃至第七の何れかの態様に係るダイナミックダンパであって、前記制振対象部材がパネル状体であり、前記副振動系における複数の固有振動数を、該パネル状体における一次の振動モードを含む複数の次数モードの振動周波数に対してそれぞれチューニングしたことを、特徴とする。このような本態様においては、従来構造の制振材を用いても有効な振動低減が難しく、ダイナミックダンパの装着スペースも確保し難い、例えば自動車のルーフパネルやフロアパネル、ドアパネル等のパネル状体において、コンパクトな配設スペースをもって有利に適用され得て、一次等の低次の振動モードを含む複数のモードの振動に対して、それぞれ有効な制振効果を発揮し得るダイナミックダンパが提供され得るのである。
【００２０】
【発明の実施形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２１】
先ず、図１〜２には、本発明の一実施形態としてのダイナミックダンパ１０の縦断面図と横断面図が示されている。このダイナミックダンパ１０は、バネ部材１２とマス部としての第一のマス金具１４および第二のマス金具１５を含んで構成されており、バネ部材１２によってマス金具１４，１５を振動部材（制振対象部材）１６に対して連結支持せしめることによって、振動部材１６に装着されるようになっている。そして、かかる装着状態下では、バネ部材１２とマス金具１４，１５によって構成される２自由度のマス−バネ振動系が、主振動系たる振動部材１６に対する副振動系として機能して、動的吸振器として制振効果を発揮し得るようになっている。
【００２２】
より詳細には、バネ部材１２は、略一定の肉厚寸法で広がる板形状を有しており、長手方向（図１中の左右方向）の中間部分には、クランク状断面で段差状に屈曲した立上部１８が、長手方向一方の側（図１中の左側）に偏倚して形成されている。そして、この立上部１８を挟んで一方の端部側が平板形状の取付部２０とされている一方、他方の端部側が平板形状で延び出す弾性変形部２２とされている。
【００２３】
そして、取付部２０が、振動部材１６に対して、例えば溶接等によって固着されることにより、ダイナミックダンパ１０が振動部材１６に装着されるようになっている。また、立上部１８は、ダイナミックダンパ１０の装着状態下でマス金具１４が振動部材１６に干渉しない程度に、取付部２０からの立ち上がり高さを小さく設定することが、ダイナミックダンパ１０をコンパクトに構成するために望ましい。
【００２４】
また一方、弾性変形部２２は、立上部１８の立ち上がり高さよりも十分に大きな長さで、立上部１８から振動部材１６に沿うようにして略水平に延び出して形成されている。そして、ダイナミックダンパ１０の装着状態下では、振動部材１６と弾性変形部２２の対向面間に所定間隔の空間２４が形成されるようになっている。また、弾性変形部２２には、外側面（振動部材１６と反対側の面）２６に対して、略全面を覆うようにダンピング材としてのゴムシート２８が密着状態で重ね合わされて、加硫接着等で固着されている。更にまた、ゴムシート２８の表面には、略全面を覆うようにして、拘束材としての金属プレート３０が密着状態で重ねあわされて、加硫接着等で固着されている。
【００２５】
要するに、弾性変形部２２は、その略全体において、ゴムシート２８と金属プレート３０が重ね合わされて、三層の積層構造をもって構成されているのである。そして、これらゴムシート２８と金属プレート３０によって、弾性変形部２２の弾性変形に際して減衰作用を及ぼす減衰手段が構成されている。
【００２６】
さらに、弾性変形部２２の内側面（振動部材１６との対向面）３２には、延び出し方向の先端の自由端部分に対して第一のマス金具１４が重ね合わされて溶接等で固着されていると共に、延び出し方向の略中央部分に対して第二のマス金具１５が重ね合わされて溶接等で固着されている。なお、これら第一及び第二のマス金具１４，１５は、ダイナミックダンパ１０の振動部材１６への装着状態下で弾性変形部２２が弾性変形せしめられた際に、振動部材１６への干渉が回避され得るように、弾性変形部２２からの突出高さが設定されている。
【００２７】
すなわち、上述の如く構成されたダイナミックダンパ１０においては、弾性変形部２２が、長手方向一端側に設けられた取付部２０において振動部材１６に固定された片端支持の梁構造をもって構成されており、その弾性変形可能な自由端と中間部分に対して第一のマス金具１４と第二のマス金具１５が取り付けられることによって、全体として、主振動系たる振動部材１６における板厚方向（図１，２中の略上下方向）の振動に関して、２自由度の副振動系を構成するようになっている。
【００２８】
なお、バネ部材１２の形成材料としては、低減衰で高動ばねを発揮し得るように硬質の材料が採用され、具体的には鉄鋼等の金属材や繊維強化された合成樹脂材等が好適に採用される。また、ゴムシート２８は、樹脂系のエラストマであっても良いが、大きな損失係数が得られるように、且つ温度変化に対する特性の安定性が十分であるゴム材料が採用され、具体的にはＩＩＲ（ブチルゴム）等が好適に採用される。更にまた、金属プレート３０は、ゴムシート２８の表面の変形に対して有効な拘束力を発揮し得るように、アルミニウム合金等の金属材や繊維強化された合成樹脂材等が好適に採用される。また、立上部１８の立ち上がり高さを小さくして立上部１８の剛性を大きく設定することにより、振動入力時における弾性変形が、弾性変形部２２において有効に生ぜしめられるようにすることが望ましい。
【００２９】
ここにおいて、ゴムシート２８の両面に張り合わせられた弾性変形部２２と金属プレート３０は、動的ばね定数の値が、金属プレート３０よりも弾性変形部２２の方が十分に大きいように、材料や部材寸法等が設定されている。それにより、副振動系における動的ばね定数に関して、弾性変形部２２が支配的とされており、金属プレート３０は、バネ部材１２の全面に亘って被着されていないことと相俟って、副振動系の動的ばね定数に対して大きな影響を及ぼさないようにされている。
【００３０】
かかる目的を達成するために、具体的には、例えば、弾性変形部２２を含むバネ部材１２を、厚さ寸法：０．５ｍｍ〜４．０ｍｍ程度のステンレススチール製等とすると共に、ゴムシート２８を、厚さ寸法：０．５ｍｍ〜４．０ｍｍ程度のＩＩＲ系のゴム製等とし、更に、金属プレート３０を、厚さ寸法：０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度のアルミニウム合金製等とすると共に、第一及び第二のマス金具１４，１５を、厚さ寸法：２〜２０ｍｍ程度の鋳鉄製等とする構成が、例えば自動車のルーフパネルやサブフレーム等を振動部材１６とする場合において有利に採用され得る。
【００３１】
このような構造とされたダイナミックダンパ１０においては、その装着状態下、振動部材１６に板厚方向の振動が生ぜしめられると、それが加振力として弾性変形部２２に及ぼされて図中の上下方向に剪断変形せしめられることにより一つの副振動系として作用する。それ故、かかる副振動系の固有振動数を、弾性変形部２２を主体として構成されたバネ系の動的ばね定数と、第一及び第二のマス金具１４，１５を主体として構成されたマス系の質量とを調節して、振動部材１６において防振すべき振動の周波数に対応させてチューニングすることにより、かかる防振すべき振動に対して有効な制振効果が発揮されることとなる。
【００３２】
ここにおいて、かかる副振動系は、片持ち梁構造のバネ材としての弾性変形部２２の長手方向に第一のマス金具１４と第二のマス金具１５が直列的に固着されることによって２自由度の振動系を構成している。即ち、本実施形態のダイナミックダンパ１０は、第一のマス金具１４と第二のマス金具１５の二つのマス部を、弾性変形部２２における支持端から第二のマス金具１５に至る第一のバネ部３４と、第二のマス金具１５から第一のマス金具１４に至る第二のバネ部３６とによって、直列的に連結せしめた振動系を構成している。
【００３３】
従って、第一のマス金具１４の質量をｍ_１，第二のマス金具１５の質量をｍ_２とし、第一のバネ部３４の自由長をＬ_１，第二のバネ部３６の自由長をＬ_２とすると、公知の振動方程式から下式が成立する。
【００３４】
（１−α_１１ｍ_１ω^２）（１−α_２２ｍ_２ω^２）−α_１２α_２１ｍ_１ｍ_２ω^４＝０
但し、
α_１１　＝　Ｌ_１ ^３／　３Ｅ・Ｉ
α_２２　＝　（Ｌ_１＋Ｌ_２）^３／　３Ｅ・Ｉ
α_１２　＝　α_２１　＝　（（２Ｌ_１＋３Ｌ_２）／　６Ｅ・Ｉ）・Ｌ_１ ^２
なお、
Ｅ：弾性変形部２２のヤング率
Ｉ：弾性変形部２２の断面２次モーメント
【００３５】
それ故、上式におけるωの二つの実数解が、副振動系の固有振動数を与えるものと解されるから、かかるωの二つの実数解が、振動部材１６において制振すべき振動の周波数（一般に、振動部材１６の共振周波数）：ω_１，ω_２と略等しくなるようにダイナミックダンパ１０をチューニングすることによって、かかるダイナミックダンパ１０が、主振動系たる振動部材１６に対する副振動系として有効に作用して、それら二つの周波数：ω_１，ω_２域の振動に対して、それぞれ有効な制振効果を発揮し得ることとなるのである。例えば、かかる副振動系のω_１を振動部材１６の一次モードの共振周波数域に合わせると共に、ω_２を振動部材１６の二次モードの共振周波数に合わせることにより、例えば自動車のルーフパネル等において制振材等では有効な制振効果を得ることが難しかった低次のモードの振動に対しても、有効な制振効果を得ることが可能となるのである。なお、ダイナミックダンパ１０における具体的なチューニングは、上式から明らかなように、第一及び第二のマス金具１４の質量：ｍ_１，ｍ_２や、第一及び第二のバネ部３４，３６の自由長：Ｌ_１，Ｌ_２を調節することによって、有利に行なわれ得る。
【００３６】
また、かかる副振動系は、バネ系が、特性の温度依存性の小さい金属材等で形成された弾性変形部２２を主体として構成されていることから、数十度以上の大きな温度変化に晒された場合でも、固有振動数の大幅な変化が回避されて、防振を目的とする振動に対して、有効な制振効果が安定して発揮され得るのである。
【００３７】
しかも、副振動系が加振された際には、弾性変形部２２の弾性変形に伴って、硬質のバネ部材と金属プレート３０で両面を拘束されたゴムシート２８に有効な剪断変形が生ぜしめられることから、大きな損失係数（ロスファクタ）が発揮されて、チューニング周波数域を挟んだ上下の周波数域においても振動状態の悪化が回避されることとなり、全体として広い周波数域に亘って良好な振動低減が実現され得るのである。
【００３８】
また、本実施形態のダイナミックダンパ１０は、大きいばね剛性を持つ金属等で形成された弾性変形部２２によってバネ系が構成されていることから、従来のゴム弾性体でバネ系を構成する場合に比して、全体をコンパクトに構成することが可能であり、特に振動部材１６の表面に沿って延びる形態の梁状のバネ部材を採用したことによって、小さなスペースに極めて効率的に配設することが可能となるのである。
【００３９】
次に、図３〜４には、本発明の第二の実施形態としてのダイナミックダンパ４０が、示されている。なお、本実施形態において、第一の実施形態と同様な構造とされた部材および部位については、それぞれ、第一の実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。
【００４０】
すなわち、本実施形態のダイナミックダンパ４０は、第一の実施形態とは異なる減衰手段を備えたものの一例を示すものであり、第一の実施形態において減衰手段を構成していたゴムシート（２８）と金属プレート（３０）の積層構造体に代えて、第一のマス部４２および第二のマス部４４として、それぞれ、独立マス部材としての独立マス４６を備えた特定構造のものが採用されており、これら第一のマス部４２と第二のマス部４４によって減衰手段が構成されている。
【００４１】
なお、第一のマス部４２および第二のマス部４４は、第一の実施形態における第一のマス金具１４および第二のマス金具１５と同様に、バネ部材１２の弾性変形部２２の長手方向の先端部分と中間部分に対して、それぞれ設けられており、全体として２自由度の副振動系からなる制振装置を構成している。
【００４２】
そこにおいて、第一及び第二のマス部４２，４４は、何れも、円筒形状のハウジング本体４８が、弾性変形部２２の幅方向に延びるようにして内側面３２に重ね合わされて溶接等で固着されている。また、このハウジング本体４８の軸方向両側開口部には、それぞれ蓋部材５０が固着されて覆蓋されており、それによって外部空間から略遮断された収容空所５２を有するハウジング５４が形成されている。
【００４３】
そして、このハウジング５４の収容空所５２に、独立マス４６が収容配置されている。かかる独立マス４６は、中軸の円形ロッド形状を有する剛性の質量体で構成されており、その全表面には、略一定の肉厚寸法を有する緩衝体としての被覆ゴム層５６が被着形成されている。また、独立マス４６の大きさは、被覆ゴム層５６の外周面が、ハウジング５４の収容空所５２よりも僅かに小さくされており、それによって、収容空所５２内で、独立マス４６がハウジング５４から独立して相対変位可能とされており、独立マス４６が独立変位することにより、独立マス４６がハウジング５４に対して打ち当って当接せしめられるようになっている。要するに、独立マス４６を収容空所５２内の中央に位置せしめた状態下では、独立マス４６の外周面と収容空所５２の壁面との間には、独立マス４６の全周囲に亘って隙間が形成されるようになっている。
【００４４】
なお、ハウジング５４の材料としては、十分な剛性を有する鉄鋼等の金属材が好適に採用される。また、独立マス４６の材料は、特に限定されるものでないが、質量を有利に確保するために高比重な鋳鉄等の金属材が好適に採用される。更にまた、独立マス４６を被覆する被覆ゴム層５６は、ＡＳＴＭ規格Ｄ２２４０のショアＤ硬さが、好ましくは８０以下、より好ましくは２０〜４０となるように、肉厚寸法や材料が設定されることとなる。また、被覆ゴム層５６は、圧縮弾性率が１〜１０^４ＭＰａとされると共に、損失正接（ｔａｎδ）が１０^−３以上とされることが望ましい。更に、独立マス４６の質量は、制振対象である振動部材１６の質量の数％〜数十％に設定することが望ましい。
【００４５】
また、独立マス４６とハウジング５４の間に形成される隙間の大きさは、独立マス４６を収容空所５２内の中央に位置せしめた状態下において、それら独立マス４６とハウジング５４の当接面間に形成される半径方向の隙間：δが、０．０５〜０．８ｍｍとされることが望ましく、より望ましくはδ＝０．０５〜０．５ｍｍとされる。
【００４６】
このような本実施形態のダイナミックダンパ４０においては、振動部材１６から振動が及ぼされて弾性変形部２２が弾性変形せしめられて第一及び第二のマス部４２，４４が加振変位せしめられると、独立マス４６がハウジング５４（弾性変形部２２）に対して収容空所５２内で相対変位せしめられて、独立マス４６がハウジング５４に対して、略飛び跳ね状態となって繰り返し打ち当り（当接）せしめられることとなる。また、前述の如く、独立マス４６とハウジング５４の当接面間における隙間寸法：δが特定の大きさに設定されていると共に、それら独立マス４６とハウジング５４の当接面が所定硬度に設定されていることにより、そのような特別な条件下で独立マス４６がハウジング５４に対して直接的且つ弾性的に打ち当たるようにされる。
【００４７】
その結果、独立マス４６のハウジング５４に対する相対的な位相や、当接衝撃特性が調節されることによって、独立マス４６のハウジング５４に対する当接によって生ぜしめられる力が、副振動系に対してあたかも弾性変形部２２によって構成された第一及び第二のバネ部３４，３６における損失係数が増大したものと見做し得る、見掛け上の高減衰作用が発揮されるのである。
【００４８】
従って、本実施形態のダイナミックダンパ４０においても、第一の実施形態と同様に、振動部材１６において問題となっている二つの異なる周波数域の振動を含む広い周波数域の振動に対して有効な制振効果を得ることが出来るのであり、特に、ゴム材料等に比して損失係数が小さい金属性等のバネ部材１２を採用したことにより、温度変化に伴う特性変化が軽減乃至は回避されて、特定構造の第一及び第二のマス部４２，４４の作用によって発揮される大きなロスファクタのもとで、目的とする制振効果を安定して高精度に得ることが可能となるのである。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって何等限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を施した態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００５０】
例えば、第一及び第二の実施形態における弾性変形部２２の長さ等の具体的寸法、更に第一及び第二のマス金具１４，１５や第一及び第二のマス部４２，４４の大きさ（質量）や形状等は、防振すべき振動周波数や振動レベル，或いは配設スペース等に応じて適宜に変更されるものであって、限定されるものでない。具体的には、例えば振動部材１６の取付面が湾曲形状等の異形状であれば、それに対応して弾性変形部２２も、湾曲形状等と為し得る。また、第二の実施形態におけるハウジング５４や独立マス４６として、例示の如き円筒形状乃至は円形ロッド形状の他、球状や、矩形ブロック形状等、各種の形状が採用され得る。
【００５１】
また、第一の実施形態において、立上部１８にもゴムシート２８や金属プレート３０を被着しても良く、また、第二の実施形態においても、弾性変形部２２に対して、ゴムシート２８、更に金属プレート３０を固着することが可能である。更にまた、第二の実施形態においては、独立マス４６とハウジング５４が弾性的に当接されるようになっていれば良く、被覆ゴム層５６に代えて、例えば独立マス４６の全体を弾性材で形成したり、或いはハウジング５４における収容空所５２の内面をゴム弾性体層で被覆したり、或いはまた独立マス４６から部分的に弾性突起を突設せしめるようにしても良い。
【００５２】
更にまた、ダイナミックダンパ１０，４０によって構成される副振動系の固有振動数は、振動部材１６において制振すべき振動周波数に応じて決定されるものであり、必ずしも振動部材１６の１次や２次の振動モード等の低次の振動モードにチューニングする必要はない。
【００５３】
また、前記実施形態では、２自由度の副振動系について示したが、本発明は、３自由度以上の副振動系を除くものでなく、要求特性に応じて適宜に多自由度の副振動系が構成され得る。
【００５４】
更にまた、前記実施形態では、片持ち梁構造のバネ部材１２が採用されていたが、その他、例えば門形状とすることにより、実質的に両端で支持された梁構造のバネ部材を採用することも可能である。
【００５５】
加えて、本発明に従う構造とされたダイナミックダンパは、自動車用のパネル部材やサブフレームの他、振動が問題となる各種の装置等における各種の部材に対して装着され得る。
【００５６】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされたダイナミックダンパにおいては、副振動系を構成するバネ系が、特性の温度依存性が小さい硬質のバネ材で主体的に構成されていることから、大きな温度変化に晒された場合でも、目的とする振動に対して有効な制振効果を安定して得ることが出来ると共に、減衰手段によって大きな損失係数（ロスファクタ）が発揮されて、全体として広い周波数域に亘って良好な振動低減が実現され得るのである。
【００５７】
しかも、かかるダイナミックダンパは、大きいばね剛性を持つ硬質のバネ部材が採用され得ることから、従来のゴム弾性体でバネ系を構成するダイナミックダンパに比して、全体をコンパクトに構成することが可能となり、加えて、梁状の弾性変形部を採用したことによって、例えば制振対象部材の表面に沿って延びる形態のバネ部材を採用することが可能で、小さなスペースに極めて効率的に配設することが可能となるのである。
【００５８】
加えて、かかるダイナミックダンパにおいては、２以上の自由度を有する副振動系が構成されることから、振動部材において問題となる２以上の異なる周波数域、或いは広い周波数域の振動に対しても、極めて有効な制振効果が発揮され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのダイナミックダンパを示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態としてのダイナミックダンパを示す縦断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
【符号の説明】
１０　ダイナミックダンパ
１２　バネ部材
１４　第一のマス金具
１５　第二のマス金具
１６　振動部材
２２　弾性変形部
２８　ゴムシート
３０　金属プレート
３４　第一のバネ部
３６　第二のバネ部
４０　ダイナミックダンパ
４２　第一のマス部
４４　第二のマス部
４６　独立マス
５２　収容空所
５４　ハウジング
５６　被覆ゴム層[0001]
【Technical field】
According to the present invention, the mass member is elastically supported via a spring member with respect to the member to be damped, thereby forming a sub-vibration system for the member to be damped which is a main vibration system, and The present invention relates to a dynamic damper that suppresses noise.
[0002]
[Background Art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of reducing vibration which is a problem in a vibration member (a member to be damped) such as a body in an automobile, a method of (1) attaching an asphalt sheet or a rubber sheet to the surface of the vibration member and damping material is used. And (2) a method of forming a dynamic damper by connecting and supporting a mass member to a vibration member via a spring member.
[0003]
However, in the vibration damping material of the above (1), the temperature dependency of the vibration damping effect of the asphalt sheet or the rubber sheet is large. For example, the temperature of the vibration member is affected by the internal combustion engine or the solar radiation as in the body of an automobile. When the temperature reaches 60 ° C. or higher, there is a problem that the vibration damping effect is greatly reduced. Moreover, in a low-order vibration mode such as the first-order vibration mode of the vibration member, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient vibration reduction effect due to a reduction in shear strain generated in the asphalt sheet.
[0004]
In the dynamic damper (2), since the rigidity of the rubber elastic body generally adopted as the spring member is small, the volume of the rubber elastic body must be increased in order to secure the rigidity. There is a problem that it is difficult to avoid a large dynamic damper. Moreover, the characteristic of the dynamic damper is tuned by setting the natural frequency of the sub-vibration system composed of its own mass-spring system to a specific vibration frequency range to be damped by the vibration member, It is difficult for effective damping effect to be effectively exhibited only in a relatively narrow tuning frequency range.In addition, since the temperature dependence of the spring constant of the rubber elastic body is large, such as in the case of automobile bodies, etc. However, when exposed to a temperature difference of 60 ° C. or more due to changes in the season, environment, etc., the tuning frequency deviates from the vibration frequency to be damped, and it is difficult to obtain an effective damping effect stably. It was.
[0005]
[Solution]
Here, the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a problem to be solved is that it is compact and has small temperature dependence of the vibration damping effect, and furthermore, a plurality of or wide frequency bands are provided. Provides a new structure of a dynamic damper that can stably exhibit an effective damping effect on vibrations in the region and can also exert an excellent damping effect on low-order mode vibrations of the vibrating member. Is to do.
[0006]
[Solution]
Hereinafter, embodiments of the present invention made to solve such problems will be described. The components employed in each of the embodiments described below can be employed in any combination as much as possible. In addition, aspects or technical features of the present invention are not limited to those described below, but are described in the entire specification and drawings, or based on the inventive concept that can be understood by those skilled in the art from the descriptions. It should be understood that it is recognized on the basis of.
[0007]
According to a first aspect of the present invention, there is provided (a) a hard spring member in which an attachment portion fixedly attached to a vibration suppression target member is provided at an end to form a beam-like elastically deformable portion; A) a plurality of mass portions provided in the beam-shaped elastic deformation portion of the spring member so as to be separated from each other in the longitudinal direction and displaced based on the elastic deformation of the elastic deformation portion; And a damping means for effecting a damping action when the plurality of mass portions are vibrated and displaced based on the elastic deformation of the portion, thereby forming a sub-vibration system having two or more degrees of freedom.
[0008]
In such a dynamic damper of this aspect, it is possible to configure the spring component and the damping component of the sub-vibration system to be substantially shared by different members. That is, the spring component can be configured to be mainly shared by a hard spring member, while the damping component can be mainly configured to be shared by a damping material and a restraining material. As a result, the temperature dependency of the spring constant can be sufficiently suppressed by employing, for example, a metal or a hard resin (for example, a fiber reinforced resin such as a glass fiber reinforced polyamide resin) as the material of the spring member. It becomes possible. In addition, since the fluctuation of the spring constant of the sub-vibration system due to the temperature change is suppressed, and the tuning frequency of the dynamic damper is stabilized, when the vibration constant is attached to the vibration member having a large fluctuation range of the environmental temperature. However, it is possible to stably obtain an effective vibration damping effect with respect to vibration in a specific frequency range tuned in advance.
[0009]
Further, in the dynamic damper of the present aspect, since a plurality of mass portions are provided in the elastically deformable portion to form a sub-vibration system having two or more degrees of freedom, the mass of the plurality of mass portions and the mass The natural frequency can be set in a plurality of frequency ranges by appropriately adjusting each spring characteristic in the elastically deforming portion that elastically supports the vibration control member. In contrast, by tuning the natural frequency of each sub-vibration system, it is possible to obtain an effective vibration damping effect.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the dynamic damper according to the first aspect, the damping means is configured by attaching a damping material to the elastically deformable portion of the spring member. , Features. In this aspect, it is possible to obtain a compact loss factor in the auxiliary vibration system without impairing the stability of the tuning frequency of the auxiliary vibration system provided by the hard spring member. In addition, as the damping material, for example, a rubber material having a large damping coefficient and a small specific change due to a temperature change can be suitably used. Further, the damping material is desirably fixed by vulcanization bonding or the like so as to spread over substantially the entire length in the longitudinal direction of the elastically deformable portion, and thereby, a portion constituting each spring portion of the plurality of mass portions, Each effective loss factor can be provided.
[0011]
In a third aspect of the present invention, in the dynamic damper according to the second aspect, a restraining material is fixed to a surface of the damping material opposite to the elastically deformable portion, and the elastically deformable portion and the damping material are fixed to each other. It is characterized in that the restraining member has a laminated structure, and the spring constant of the restraining member is smaller than the spring constant of the elastically deformable portion. In this embodiment, since the spring member is formed of a hard material, a sufficient spring rigidity can be obtained with a small-capacity spring member, and the restraining member is also fixed to the damping material. When the elastic deformation portion is deformed, the shear deformation in the damping material is more efficiently generated, and an effective loss coefficient can be obtained with a smaller volume of the damping material. As a result, a more compact dynamic damper as a whole is obtained. Can be realized.
[0012]
Moreover, the spring constant of the spring member is made larger than the spring constant of the restraining member, so that the spring constant of the spring member mainly acts as a spring component of the sub-vibration system. Variations in the effect of the spring constant of the restraint material fixed via the damping material on the spring component of the sub-vibration system due to a change in the characteristics of the damping material due to a temperature change can also be effectively suppressed. Stabilization of the spring constant in the system, and thus stabilization of the tuning frequency, can be more effectively realized.
[0013]
In this embodiment, the damping material and the restraining material need only be formed in a laminated state on at least a part of the elastically deformable portion, and need not be provided over the entire elastically deformable portion. For example, the damping material may be formed to cover the entire surface of the elastic deformation portion, but only one surface of the elastic deformation portion may be coated with the damping material, or the entire surface of the elastic deformation portion may be coated with the damping material. Covering may be applied to only a part of the covering material. However, it is desirable that the damping material be fixed to a region that does not reach the mounting portion of the spring member, so that the mounting portion can be easily bolted or welded to the member to be damped, and has a large strength. And it can be fixed with durability.
[0014]
Further, a fourth aspect of the present invention is the dynamic damper according to any one of the first to third aspects, wherein the non-adhesion is performed with a gap between the elastically deformable portion and the elastically deformable portion in the elastically deformable direction of the elastically deformable portion. By forming the mass portion by an independent mass member arranged so as to be independently displaceable at, and by allowing the independent mass member to directly and elastically abut against the elastic deformation portion, It is characterized in that a damping means is configured. In this aspect, the independent mass member is displaced relatively with respect to the elastic deformation portion due to the vibration being input from the vibration damping target member to the auxiliary vibration system to vibrate the elastic deformation portion. It will be. In particular, at the time of vibration input in the natural frequency range of the auxiliary vibration system, the relative displacement of the independent mass member increases due to the increase in the amplitude of the elastic deformation portion, and the independent mass member jumps and displaces relative to the elastic deformation portion. As a result, the independent mass member is directly and elastically brought into contact with the elastically deformable portion. As a result, the vibration suppression effect on the vibrating member is exerted based on the contact (contact) of the independent mass member with the contact portion, and as a result, the apparent loss coefficient (loss Factor) is substantially the same as when the factor is increased. In short, even when a hard elastic material such as a metal having high heat resistance and a small damping coefficient is used in the elastic deformation portion, the amplitude of the elastic deformation portion can be suppressed by hitting the elastic deformation portion of the independent mass member. Thereby, a favorable vibration damping effect can be realized in a wide frequency range including the resonance peak.
[0015]
In this embodiment, the independent mass member is entirely formed of a rubber elastic body, a synthetic resin material, or a foamed material thereof, or a rigid material such as a metal is fixed to such a material in a reinforcing manner. It is also possible to form the independent mass member with a rigid material such as a metal having a high specific gravity, and in that case, in order to reduce abnormal noise or impact at the time of abutment, etc. Preferably, at least one of the contact surfaces between the independent mass member and the elastically deformable portion is formed of an elastic material such as a rubber elastic body or a synthetic resin material. The contact surface of the elastically deformable portion where the independent mass member abuts may be formed directly on the elastically deformable portion. For example, a housing separately formed of a rigid material may be formed on the elastically deformable portion. The independent mass member may be accommodated and arranged in such a housing by welding or the like. Further, it is, of course, possible to configure some of the plurality of mass portions with such independent mass members. In addition, in combination with the damping material according to the second or third aspect, the independent mass member according to this aspect can be used. A mass member may be employed.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the dynamic damper according to any one of the first to fourth aspects, the elastic deformation portion is provided at one end by providing the attachment portion at one end of the spring member. It is characterized by comprising a supporting beam structure and providing the mass portions at a plurality of positions in the longitudinal direction of the elastic deformation portion. In this aspect, a cantilever-type spring member is formed, and the target dynamic damper can be disposed, for example, along the member to be vibrated, thereby achieving further compactness. obtain.
[0017]
Further, a sixth aspect of the present invention is the dynamic damper according to the fifth aspect, wherein at one end of the elastically deformable portion, the elastically deformable portion rises from the mounting portion and applies the elastically deformable portion to the vibration damping target. A rising portion for separating the mass portion from the member so that the mass portion can be positioned in a space formed between the elastic deformation portion and the opposing surface of the vibration suppression target member by the rising portion; It is characterized by being protruded from. In this embodiment, a gap-like space is formed between the vibration damping target member and the elastically deformable portion, and the mass portion can be disposed by efficiently using the space. In particular, when a panel material or the like having a flat mounting surface is used as a vibration damping member, the dynamic damper can be mounted with more excellent space efficiency.
[0018]
Further, a seventh aspect of the present invention is the dynamic damper according to any one of the first to fourth aspects, wherein a pair of the mounting portions is provided at both ends of the spring member, and both of the elastic deformation portions are provided. At the end, a pair of rising portions each rising from the mounting portion is provided, and the elastically deforming portion has a gate-shaped structure. In the elastically deforming portion, the plurality of masses are located at an intermediate position of a top plate portion extending between both rising portions. It is characterized by having a section. In this aspect, the direction in which the pair of rising portions is advantageously elastically deformed and the direction in which the top plate portion is advantageously elastically deformed are substantially orthogonal to each other, and both directions function as auxiliary vibration systems. Therefore, an effective vibration damping effect can be exhibited in two different directions. In this embodiment, preferably, the mass portion is provided so as to protrude from the inner peripheral surface of the top plate portion of the spring member having a gate-shaped structure into the central space. Further, a mass portion may be provided not only on the top plate portion but also on the rising portion.
[0019]
An eighth aspect of the present invention is the dynamic damper according to any one of the first to seventh aspects, wherein the member to be damped is a panel-shaped body, and a plurality of unique members in the sub-vibration system. The frequency is tuned with respect to the vibration frequencies of a plurality of order modes including the first order vibration mode in the panel-shaped body. In this embodiment, even if a vibration damping material having a conventional structure is used, it is difficult to effectively reduce vibration, and it is difficult to secure a mounting space for a dynamic damper. For example, a panel-shaped body such as a roof panel, a floor panel, and a door panel of an automobile In the above, a dynamic damper that can be advantageously applied with a compact arrangement space and that can exert an effective vibration damping effect with respect to vibrations in a plurality of modes including a low-order vibration mode such as a primary mode can be provided. It is.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
First, FIGS. 1 and 2 show a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a dynamic damper 10 as one embodiment of the present invention. The dynamic damper 10 is configured to include a spring member 12 and a first mass metal member 14 and a second mass metal member 15 as mass members. By being connected to and supported by the target member 16, it is mounted on the vibration member 16. In this mounted state, the two-degree-of-freedom mass-spring vibration system constituted by the spring member 12 and the mass metal fittings 14 and 15 functions as a sub-vibration system for the vibration member 16 which is the main vibration system, and As a vibration absorber, a vibration damping effect can be exhibited.
[0022]
More specifically, the spring member 12 has a plate shape that spreads with a substantially constant thickness, and has a stepped shape with a crank-shaped cross section at an intermediate portion in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 1). The raised portion 18 is formed so as to be deviated to one side in the longitudinal direction (left side in FIG. 1). One end portion of the rising portion 18 is formed as a flat plate-shaped mounting portion 20, and the other end portion is formed as a flat deforming elastic deformation portion 22.
[0023]
The mounting section 20 is fixed to the vibration member 16 by, for example, welding or the like, so that the dynamic damper 10 is mounted on the vibration member 16. In addition, the rising portion 18 can be formed to have a small rising height from the mounting portion 20 so that the mass metal fitting 14 does not interfere with the vibration member 16 when the dynamic damper 10 is mounted. Desirable to.
[0024]
On the other hand, the elastic deformation portion 22 has a length sufficiently larger than the rising height of the rising portion 18, and extends substantially horizontally from the rising portion 18 along the vibration member 16. When the dynamic damper 10 is mounted, a space 24 with a predetermined interval is formed between the opposing surfaces of the vibration member 16 and the elastic deformation portion 22. Further, a rubber sheet 28 as a damping material is superimposed on the elastically deforming portion 22 so as to cover substantially the entire outer surface (surface opposite to the vibration member 16) 26, and is vulcanized and adhered. And so on. Furthermore, a metal plate 30 as a restraining material is overlapped in close contact with the surface of the rubber sheet 28 so as to cover substantially the entire surface, and is fixed by vulcanization bonding or the like.
[0025]
In short, the elastically deformable portion 22 has a three-layered laminated structure in which the rubber sheet 28 and the metal plate 30 are superimposed substantially on the entirety. The rubber sheet 28 and the metal plate 30 constitute a damping means that exerts a damping action when the elastic deformation portion 22 is elastically deformed.
[0026]
Further, the first mass metal fitting 14 is superimposed on the inner end surface (the surface facing the vibration member 16) 32 of the elastic deformation portion 22 with respect to the free end portion at the leading end in the extending direction, and is fixed by welding or the like. At the same time, the second mass metal fitting 15 is overlapped with a substantially central portion in the extending direction and fixed by welding or the like. The first and second mass fittings 14 and 15 avoid interference with the vibration member 16 when the elastic deformation portion 22 is elastically deformed while the dynamic damper 10 is attached to the vibration member 16. The height of the protrusion from the elastic deformation portion 22 is set so as to be able to be performed.
[0027]
That is, in the dynamic damper 10 configured as described above, the elastic deformation portion 22 is configured to have a one-end supported beam structure fixed to the vibration member 16 at the mounting portion 20 provided at one longitudinal end, By attaching the first mass fitting 14 and the second mass fitting 15 to the elastically deformable free end and the intermediate portion, the thickness direction of the vibration member 16 as the main vibration system as a whole (FIG. 1, FIG. (Substantially up-down direction in 2), a sub-vibration system having two degrees of freedom is constituted.
[0028]
As the material for forming the spring member 12, a hard material is adopted so as to exhibit a high dynamic spring with low damping, and specifically, a metal material such as steel or a synthetic resin material reinforced with fiber is preferable. Adopted to. Further, the rubber sheet 28 may be a resin-based elastomer, but a rubber material is used so that a large loss coefficient is obtained and the stability of characteristics with respect to a temperature change is sufficient. (Butyl rubber) or the like is suitably used. Furthermore, as the metal plate 30, a metal material such as an aluminum alloy, a fiber-reinforced synthetic resin material, or the like is preferably adopted so that an effective restraining force can be exerted on the deformation of the surface of the rubber sheet 28. . Further, it is desirable that the rising height of the rising portion 18 be reduced and the rigidity of the rising portion 18 be set to be large so that elastic deformation at the time of vibration input is effectively generated in the elastic deformation portion 22.
[0029]
Here, the elastic deformation portion 22 and the metal plate 30 bonded to both surfaces of the rubber sheet 28 are made of a material or a material such that the value of the dynamic spring constant is sufficiently larger in the elastic deformation portion 22 than in the metal plate 30. Member dimensions and the like are set. As a result, the elastic deformation portion 22 is dominant with respect to the dynamic spring constant in the sub-vibration system, and the metal plate 30 is not attached over the entire surface of the spring member 12, The dynamic spring constant of the sub-vibration system is not significantly affected.
[0030]
To achieve this object, specifically, for example, the spring member 12 including the elastically deformable portion 22 is made of stainless steel having a thickness of about 0.5 mm to 4.0 mm and a rubber sheet 28. Is made of IIR rubber or the like having a thickness of about 0.5 mm to 4.0 mm, and the metal plate 30 is made of an aluminum alloy or the like having a thickness of about 0.1 mm to 2.0 mm. The configuration in which the first and second mass metal fittings 14, 15 are made of cast iron or the like having a thickness of about 2 to 20 mm is advantageous in a case where the vibration member 16 is, for example, a roof panel or a subframe of an automobile. Can be adopted.
[0031]
In the dynamic damper 10 having such a structure, when the vibration member 16 is caused to vibrate in the thickness direction in the mounted state, the vibration is applied to the elastic deformation portion 22 as a vibrating force, and the vibration member 16 shown in FIG. By being sheared up and down, it acts as one auxiliary vibration system. Therefore, the natural frequency of the sub-vibration system is determined by the dynamic spring constant of the spring system mainly composed of the elastic deformation portion 22 and the mass of the first and second mass fittings 14 and 15. By adjusting the mass of the system and tuning the vibration member 16 in accordance with the frequency of the vibration to be damped, an effective vibration damping effect is exerted on the vibration to be damped. .
[0032]
Here, such a sub-vibration system has two free paths by the first mass fitting 14 and the second mass fitting 15 being fixed in series in the longitudinal direction of the elastic deformation portion 22 as a spring material having a cantilever structure. The vibration system of degree is constituted. That is, the dynamic damper 10 of the present embodiment is configured such that the two mass portions of the first mass metal fitting 14 and the second mass metal fitting 15 are connected to the first mass metal fitting 15 extending from the support end of the elastically deformable portion 22 to the second mass metal fitting 15. A vibrating system connected in series is constituted by the spring portion 34 and the second spring portion 36 extending from the second mass fitting 15 to the first mass fitting 14.
[0033]
Therefore, the mass of the first mass metal fitting 14 is m₁, The mass of the second mass metal fitting 15 is m₂And the free length of the first spring portion 34 is L₁, The free length of the second spring portion 36 is L₂Then, the following equation is established from a known vibration equation.
[0034]
(1-α₁₁m₁ω²) (1-α₂₂m₂ω²) -Α₁₂α₂₁m₁m₂ω⁴= 0
However,
α₁₁= L₁ ³/ ¥ 3E ・ I
α₂₂= (L₁+ L₂)³/ ¥ 3E ・ I
α₁₂= Α₂₁= ((2L₁+ 3L₂) / ¥ 6E ・ I) ・ L₁ ²
In addition,
E: Young's modulus of elastic deformation portion 22
I: second moment of area of elastic deformation portion 22
[0035]
Therefore, it is understood that the two real solutions of ω in the above equation give the natural frequency of the sub-vibration system. Therefore, the two real solutions of ω are the frequencies of vibration to be damped in the vibration member 16. (Generally, the resonance frequency of the vibration member 16): ω₁, Ω₂By tuning the dynamic damper 10 so as to be substantially equal to the above, the dynamic damper 10 effectively acts as a sub-vibration system for the vibration member 16 which is a main vibration system, and the two frequencies: ω₁, Ω₂Thus, effective vibration damping effects can be exerted on the vibrations in the region. For example, ω of such a sub-vibration system₁To the resonance frequency range of the primary mode of the vibration member 16 and₂Is adjusted to the resonance frequency of the secondary mode of the vibrating member 16 so that, for example, even in the case of vibration in a low-order mode in which it is difficult to obtain an effective vibration damping effect with a vibration damping material in a roof panel of an automobile, etc. It is possible to obtain an effective vibration damping effect. The specific tuning of the dynamic damper 10 is, as is clear from the above equation, the mass of the first and second mass metal fittings 14: m₁, M₂And the free length of the first and second spring portions 34, 36: L₁, L₂This can be done advantageously by adjusting
[0036]
In addition, such a sub-vibration system is exposed to a large temperature change of several tens of degrees or more because the spring system is mainly configured by the elastic deformation portion 22 formed of a metal material or the like having a small temperature dependence of characteristics. Even in this case, a significant change in the natural frequency can be avoided, and an effective vibration damping effect can be stably exhibited with respect to vibration for the purpose of preventing vibration.
[0037]
In addition, when the sub-vibration system is vibrated, effective shear deformation is generated in the rubber sheet 28 whose both surfaces are restrained by the hard spring member and the metal plate 30 due to the elastic deformation of the elastic deformation portion 22. As a result, a large loss factor is exhibited, and the deterioration of the vibration state is avoided even in the upper and lower frequency ranges sandwiching the tuning frequency range. Reduction can be realized.
[0038]
Further, in the dynamic damper 10 of the present embodiment, since the spring system is constituted by the elastic deformation portion 22 formed of a metal or the like having a large spring rigidity, the dynamic damper 10 may be formed by a conventional rubber elastic body. In comparison, the whole structure can be made compact, and in particular, by adopting a beam-shaped spring member extending along the surface of the vibration member 16, it can be extremely efficiently arranged in a small space. It becomes possible.
[0039]
Next, FIGS. 3 and 4 show a dynamic damper 40 as a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, members and parts having the same structure as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. .
[0040]
That is, the dynamic damper 40 of the present embodiment is an example in which a damping unit different from that of the first embodiment is provided, and the rubber sheet (28) constituting the damping unit in the first embodiment is shown. In place of the laminated structure of the metal plate (30) and the first mass portion 42 and the second mass portion 44, those having a specific structure having an independent mass 46 as an independent mass member are employed. The first mass section 42 and the second mass section 44 constitute an attenuation unit.
[0041]
In addition, the first mass part 42 and the second mass part 44 are the same as the first mass metal part 14 and the second mass metal part 15 in the first embodiment, and the longitudinal length of the elastic deformation part 22 of the spring member 12 is long. The vibration control device is provided for each of the front end portion and the intermediate portion in the direction, and comprises a sub-vibration system having two degrees of freedom as a whole.
[0042]
Here, the first and second mass portions 42 and 44 are both overlapped on the inner side surface 32 such that the cylindrical housing body 48 extends in the width direction of the elastically deformable portion 22 and fixed by welding or the like. Have been. Further, lid members 50 are fixedly covered at the axially opposite side openings of the housing body 48, thereby forming a housing 54 having a storage space 52 substantially shielded from an external space. .
[0043]
The independent mass 46 is accommodated in the accommodation space 52 of the housing 54. The independent mass 46 is formed of a rigid mass body having a central circular rod shape, and a covering rubber layer 56 as a buffer having a substantially constant thickness is formed on the entire surface thereof. ing. Further, the size of the independent mass 46 is such that the outer peripheral surface of the coating rubber layer 56 is slightly smaller than the accommodation space 52 of the housing 54, so that the independent mass 46 The independent mass 46 is capable of being relatively displaced independently of the housing 54, and the independent mass 46 is independently displaced, so that the independent mass 46 strikes and comes into contact with the housing 54. In short, when the independent mass 46 is positioned at the center in the accommodation space 52, a gap is formed between the outer peripheral surface of the independent mass 46 and the wall surface of the accommodation space 52 over the entire periphery of the independent mass 46. Is formed.
[0044]
As the material of the housing 54, a metal material such as steel having sufficient rigidity is suitably adopted. Further, the material of the independent mass 46 is not particularly limited, but a metal material such as cast iron having a high specific gravity is preferably employed in order to advantageously secure the mass. Further, the thickness and material of the coating rubber layer 56 that covers the independent mass 46 are set so that the Shore D hardness of ASTM standard D2240 is preferably 80 or less, more preferably 20 to 40. It will be. The covering rubber layer 56 has a compression elastic modulus of 1 to 10⁴MPa and a loss tangent (tan δ) of 10^-3It is desirable that this be done. Furthermore, it is desirable that the mass of the independent mass 46 be set to several percent to several tens percent of the mass of the vibration member 16 to be damped.
[0045]
The size of the gap formed between the independent mass 46 and the housing 54 depends on the contact surface between the independent mass 46 and the housing 54 in a state where the independent mass 46 is positioned at the center of the accommodation space 52. The radial gap formed between them: δ is desirably 0.05 to 0.8 mm, more desirably δ = 0.05 to 0.5 mm.
[0046]
In the dynamic damper 40 according to the present embodiment, when the vibration is applied from the vibration member 16, the elastic deformation portion 22 is elastically deformed, and the first and second mass portions 42 and 44 are vibrated and displaced. The independent mass 46 is displaced relative to the housing 54 (the elastically deformable portion 22) in the accommodation space 52, and the independent mass 46 substantially jumps against the housing 54 and repeatedly hits (contacts). ) You will be swayed. Further, as described above, the gap dimension δ between the contact surface of the independent mass 46 and the housing 54 is set to a specific size, and the contact surface of the independent mass 46 and the housing 54 is set to a predetermined hardness. This allows the independent mass 46 to directly and elastically strike the housing 54 under such special conditions.
[0047]
As a result, by adjusting the relative phase of the independent mass 46 with respect to the housing 54 and the contact impact characteristics, the force generated by the contact of the independent mass 46 with the housing 54 as if to the auxiliary vibration system. An apparent high damping action, which can be regarded as an increase in the loss coefficient in the first and second spring portions 34 and 36 formed by the elastic deformation portion 22, is exerted.
[0048]
Therefore, also in the dynamic damper 40 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, an effective control for vibration in a wide frequency range including two different frequency ranges which is a problem in the vibration member 16. It is possible to obtain a vibration effect, and in particular, by adopting a spring member 12 made of metal or the like having a small loss coefficient as compared with a rubber material or the like, characteristic changes due to temperature changes are reduced or avoided, Under the large loss factor exerted by the action of the first and second mass portions 42, 44 of the specific structure, the intended vibration damping effect can be obtained stably and with high accuracy.
[0049]
Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, these are merely examples, and the present invention is not to be construed as being limited in any way by the specific description in such embodiments, and is understood by those skilled in the art. Various modifications, modifications, improvements, and the like can be made on the basis of the present invention, and any such embodiments fall within the scope of the present invention unless departing from the gist of the present invention. It goes without saying that it is included.
[0050]
For example, specific dimensions such as the length of the elastic deformation portion 22 in the first and second embodiments, and the size of the first and second mass metal fittings 14 and 15 and the first and second mass portions 42 and 44. The mass (mass), shape, and the like are appropriately changed according to the vibration frequency and vibration level to be damped, the installation space, and the like, and are not limited. Specifically, for example, if the mounting surface of the vibrating member 16 has a different shape such as a curved shape, the elastically deformable portion 22 may have a correspondingly curved shape. In addition, as the housing 54 and the independent mass 46 in the second embodiment, various shapes such as a spherical shape and a rectangular block shape other than the illustrated cylindrical shape or circular rod shape can be adopted.
[0051]
In the first embodiment, the rubber sheet 28 or the metal plate 30 may be attached to the rising portion 18. In the second embodiment, the rubber sheet 28 Further, it is possible to fix the metal plate 30. Furthermore, in the second embodiment, it is sufficient that the independent mass 46 and the housing 54 are elastically contacted with each other. Instead of the covering rubber layer 56, for example, the entire independent mass 46 is made of an elastic material. Alternatively, the inner surface of the housing space 52 in the housing 54 may be covered with a rubber elastic layer, or an elastic projection may be partially provided from the independent mass 46.
[0052]
Furthermore, the natural frequency of the sub-vibration system constituted by the dynamic dampers 10 and 40 is determined in accordance with the vibration frequency to be damped in the vibration member 16, and is not necessarily the primary or secondary of the vibration member 16. There is no need to tune to a lower vibration mode, such as the next vibration mode.
[0053]
In the above embodiment, the sub-vibration system having two degrees of freedom has been described. However, the present invention does not exclude the sub-vibration system having three degrees of freedom or more. A system can be constructed.
[0054]
Furthermore, in the above-described embodiment, the spring member 12 having a cantilever structure is employed. However, a spring member having a beam structure substantially supported at both ends by adopting, for example, a gate shape may be employed. Is also possible.
[0055]
In addition, the dynamic damper having the structure according to the present invention can be mounted on various members in various devices and the like in which vibration is a problem, in addition to panel members and subframes for automobiles.
[0056]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the dynamic damper having the structure according to the present invention, the spring system constituting the sub-vibration system is mainly constituted by a hard spring material having a small temperature dependence of characteristics. Therefore, even when the device is exposed to a large temperature change, an effective vibration damping effect can be stably obtained for the target vibration, and a large loss factor (loss factor) is exhibited by the damping means. Good vibration reduction can be realized over a wide frequency range as a whole.
[0057]
Moreover, since such a dynamic damper can employ a hard spring member having a large spring stiffness, the entire dynamic damper can be made more compact as compared with a conventional dynamic damper having a spring system made of a rubber elastic body. In addition, by employing the beam-shaped elastically deformable portion, it is possible to employ, for example, a spring member extending along the surface of the member to be damped, and to dispose it very efficiently in a small space. It becomes possible.
[0058]
In addition, in such a dynamic damper, since a sub-vibration system having two or more degrees of freedom is configured, even for vibration in two or more different frequency ranges or a wide frequency range which is a problem in a vibration member, An extremely effective damping effect can be exerted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a dynamic damper as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a dynamic damper as a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
10 dynamic damper
12mm spring member
14 1st mass metal fittings
15 Second square fitting
16 vibration member
22 ° elastic deformation part
28mm rubber sheet
30mm metal plate
34 ° first spring part
36 ° second spring part
40 dynamic damper
42 first mass section
44 Second trout
46 independent mass
52 containment space
54 housing
56mm coated rubber layer

Claims

A hard spring member that has an attachment portion fixedly attached to the vibration damping target member provided at an end portion to form a beam-shaped elastic deformation portion,
A plurality of mass portions which are provided apart from each other in the longitudinal direction in the beam-shaped elastic deformation portion of the spring member and are displaced based on the elastic deformation of the elastic deformation portion;
A damping means that exerts a damping action upon vibration displacement of the plurality of mass portions based on the elastic deformation of the elastic deformation portion,
A dynamic damper characterized by comprising a sub-vibration system having two or more degrees of freedom by including and forming.

2. The dynamic damper according to claim 1, wherein the damping unit is configured by applying a damping material to the elastic deformation portion of the spring member. 3.

A restraining material is fixed to a surface of the damping material opposite to the elastically deformable portion, and the elastically deformable portion, the damping material and the restraining material have a laminated structure, and the spring constant of the restraining material is determined by the spring constant of the elastically deformable portion. 3. The dynamic damper according to claim 2, wherein said dynamic damper is smaller than said dynamic damper.

The mass portion is constituted by an independent mass member which is arranged so as to be independently displaceable in a non-adhesive manner with a gap between the elastic deformation portion and the elastic deformation portion in the elastic deformation direction of the elastic deformation portion. The dynamic damper according to any one of claims 1 to 3, wherein the damping means is configured to be directly and elastically abutted against the deformed portion.

The said elastic deformation part is provided with the beam structure of one end support by providing the said attachment part in one end part of the said spring member, The said mass part was provided in the longitudinal direction several places of this elastic deformation part. The dynamic damper according to any one of 1 to 4.

At one end of the elastically deformable portion, a rising portion is provided which rises from the mounting portion and separates the elastically deformable portion from the vibration damping target member. The dynamic damper according to claim 5, wherein the mass portion protrudes from the elastically deformable portion so as to be located in a space formed between the opposing surfaces of the member.

A pair of the mounting portions are provided at both ends of the spring member, and a pair of rising portions are provided at both ends of the elastic deformation portion, respectively, which rise from the mounting portions, so that the elastic deformation portion has a gate-shaped structure. The dynamic damper according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of mass portions are provided at intermediate positions of a top plate portion extending across both upper portions of the portion.

The vibration-damping target member is a panel-shaped body, and a plurality of natural frequencies in the sub-vibration system are tuned to vibration frequencies of a plurality of order modes including a primary vibration mode in the panel-shaped body. 8. The dynamic damper according to any one of 1 to 7.