JP2007146907A - ダイナミックダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】共振周波数を適宜に変化させることができ、幅広い周波数域の振動を吸収することができるダイナミックダンパーを提供する。
【解決手段】制振対象物５２に取り付けられる取付部材１２と、質量部材１４と、取付部材と質量部材の間に介設されて両者を連結するゴム状弾性体からなる弾性連結部１６とを備えるダイナミックダンパー１０において、取付部材１２と質量部材１４の間に磁界強さに応じて粘度が変化する磁気粘性流体が封入された流体室２４を設け、該流体室２４に及ぶ磁界を生じさせて磁気粘性流体の粘度を変化させるコイル３４を質量部材１４に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車のエンジン周りや車体等に取り付けられて、それらの振動を低減させるダイナミックダンパーに関するものである。

この種のダイナミックダンパーは、例えばエンジンマウント等の制振対象物に取り付けられる取付部材と、質量部材と、前記取付部材と質量部材を連結するゴム状弾性体からなる弾性連結部とを備えてなる（下記特許文献１、２参照）。従来のダイナミックダンパーは、固有振動数を単一の共振周波数にしか設定できない構造となっていた。

また、下記特許文献３には、幅広い周波数域における振動を吸収することを目的として、振動体に対する取付部材と質量部材とをゴム状弾性体で連結して構成したダイナミックダンパーにおいて、該ダイナミックダンパーに形成した被取付け部に圧入する圧入筒と第２の質量部材とを第２のゴム状弾性体で連結して第２のダイナミックダンパーを付設した構造が提案されている。この構造であると、従来の単一の共振周波数にしか設定できないものに比べると幅広い周波数域の振動を吸収することができるものの、共振周波数自体は一定であり、そのため、エンジンのように様々な周波数で振動するものに対しては、その振動を効果的に吸収することが難しい。
特開２０００−２６６１１０号公報 特開２００４−６８９５０号公報 特開２００５−２３３３３３号公報

本発明は、共振周波数を適宜に変化させることができ、幅広い周波数域の振動を吸収することができるダイナミックダンパーを提供することを目的とする。

本発明に係るダイナミックダンパーは、制振対象物に取り付けられる取付部材と、質量部材と、前記取付部材と質量部材の間に介設されて両者を連結するゴム状弾性体からなる弾性連結部とを備えるダイナミックダンパーにおいて、前記取付部材と前記質量部材の間に磁気粘性流体が封入された流体室が設けられ、前記流体室に及ぶ磁界を生じさせて前記磁気粘性流体の粘度を変化させるコイルを備えたものである。

この構成によれば、コイルに通電することにより流体室に磁界が発生し、この磁界により流体室に封入された磁気粘性流体の粘度が増加して、取付部材と質量部材とを連結する弾性連結部のばね定数が高くなり、ダイナミックダンパーの共振周波数が高周波数側にシフトする。そのため、コイルへの通電をオン／オフあるいは通電電流をコントロールすることにより、磁気粘性流体の粘度を増減変化させて、ダイナミックダンパーの共振周波数を変化させることができる。よって、制振対象物の振動に応じて効果的な振動吸収性能を発揮することができる。

本発明のダイナミックダンパーにおいては、前記取付部材が筒状部を備え、前記質量部材が前記筒状部を取り囲む環状をなして、前記質量部材と前記筒状部との間に前記筒状部を取り囲む環状の前記流体室が設けられ、前記コイルが前記質量部材に環状に設けられてもよい。

このようにコイルを質量部材に設けて、コイル自体の質量もダイナミックダンパーのマスとして利用することにより、余分な重量増加を抑えることができ、車両の軽量化につながる。

本発明のダイナミックダンパーにおいては、また、前記取付部材が前記制振対象物に固定される板状の固定面部を備え、前記筒状部が前記固定面部に垂直に突設され、前記弾性連結部が、前記固定面部から前記筒状部にかけて前記質量部材との間に設けられて前記質量部材を前記取付部材に対して軸方向及び軸直角方向に結合する本体弾性部と、前記本体弾性部の筒状部側の端面に対向して前記筒状部と前記質量部材の内周面との間に介設された弾性膜部とを備えてなり、前記流体室が前記本体弾性部の前記端面と前記弾性膜部との間に形成されてもよい。

この場合、コイルへの通電による磁気粘性流体の粘度変化により、主として筒状部の軸直角方向におけるばね定数を変化させて、ダイナミックダンパーの共振周波数を変化させることができる。

本発明によれば、コイルへの通電をコントロールすることにより、ダイナミックダンパーの共振周波数を変化させることができるので、制振対象物の振動に応じた効果的な振動吸収性能を発揮させることができ、幅広い周波数域の振動を吸収することができる。

本発明の実施形態に係るダイナミックダンパーについて、図面を参照して説明する。

図１は実施形態に係るダイナミックダンパー１０の縦断面図である。このダイナミックダンパー１０は、一例として、図２に示すように、自動車のエンジンマウント５０のブラケット５２に取り付けられて、その振動を吸収するものである。

ここで、エンジンマウント５０は、内筒５８と、外筒６０と、両者を結合するゴム状弾性体からなる防振基体６２とを備えて構成され、外筒６０がエンジン側のブラケット６４の筒状ホルダー６６内に圧入固定され、内筒５８が車体５１側のＵ字状のブラケット５２にボルト６８及びナット７０で固定されるものである。そして、該ブラケット５２の側壁５２ａにダイナミックダンパー１０が取り付けられる。

ダイナミックダンパー１０は、制振対象物である上記ブラケット５２に取り付けられる金属等の剛体からなる取付部材１２と、所定の質量を有する質量部材１４と、これら取付部材１２と質量部材１４の間に介設されて両者を連結するゴム状弾性体からなる弾性連結部１６とを備えてなる。

取付部材１２は、ブラケット５２に固定される円板状の固定面部１８と、固定面部１８の上面中央部において垂直に突設された円筒状の筒状部２０とからなる。固定面部１８の中央部には、筒状部２０の中空部と連通する貫通孔２２が設けられており、図２に示すように、この貫通孔２２を介して筒状部２０内に貫通させたボルト５４をナット５６で締結することにより、取付部材１２にブラケット５２に固定されるように構成されている。

質量部材１４は、上記固定面部１８の軸方向上方において上記筒状部２０の外周を取り囲む環状をなしている。より詳細には、質量部材１４は、矩形状の断面形状を有して筒状部２０の周りを円形状に取り囲むものであって、固定面部１８の上面１８ａに対して軸方向に所定距離をおき、また筒状部２０の外周面２０ａに対して軸直角方向（軸方向に垂直な方向）に所定距離をおいて配されている。

取付部材１２と質量部材１４の間には、磁気粘性流体が封入された流体室２４が設けられている。ここで、磁気粘性流体とは、磁界強さに応じて粘度が変化する流体であり、ＭＲ流体あるいは磁気流動学的流体とも呼ばれている。例として、高濃度の懸濁液中に１〜１０μｍ程度の粒子径をもつ強磁性金属微粒子を分散させてなるビンガム流体で、−４０〜１５０℃の作動温度域を有し磁界強さの大きさによって粘度が変化するものが挙げられる。

流体室２４は、弾性連結部１６に設けられており、即ち、弾性連結部１６が室壁の少なくとも一部をなすように設けられている。この実施形態では、流体室２４は、環状の質量部材１４とその内側の筒状部２０との間において、該筒状部２０を全周にわたって取り囲む環状に形成されている。

より詳細には、弾性連結部１６が、固定面部１８から筒状部２０にかけて質量部材１４との間に設けられて質量部材１４を取付部材１２に対して軸方向及び軸直角方向に弾性的に結合する本体弾性部２６と、該本体弾性部２６の筒状部２０側の端面（上端面）２６ａに対向して筒状部２０と質量部材１４の内周面１４ａとの間に介設された弾性膜部２８とを備えてなり、この弾性膜部２８と本体弾性部２６の上端面２６ａとの間に流体室２４が形成されている。

本体弾性部２６は、断面Ｌ字状をなして、固定面部１８の上面１８ａとこれに対向する質量部材１４の下面１４ｂとの間、及び筒状部２０の外周面２０ａとこれに対向する質量部材１４の内周面１４ａとの間に介設されており、取付部材１２と質量部材１４に対してともに加硫接着されている。

弾性膜部２８は、流体室２４の上面をカバーする薄肉リング状のゴム膜部分として構成されており、内周縁と外周縁にそれぞれ環状の補助金具３０，３２が加硫接着されて、筒状部２０と質量部材１４との間に圧入することで挟持されている。

質量部材１４には、流体室２４に及ぶ磁界を生じさせて磁気粘性流体の粘度を変化させるコイル３４が設けられている。コイル３４は、質量部材１４の周方向に沿って環状に設けられており、これにより、図１に示すように、流体室２４を軸方向に横断する磁路ｍｐを形成するように構成されている。コイル３４には端子３６が設けられており、この端子３６に制御部３８が接続されて、コイル３４への通電が制御されるようになっている。

質量部材１４は、この実施形態では、コイル３４と金属製のウェイト４０とで構成されている。ウェイト４０は、断面Ｌ字状をなす環状部材であり、このＬ字の外周側の切欠部４０ａ内にコイル３４が配されている。

以上よりなる本実施形態のダイナミックダンパー１０であると、コイル３４への通電をオンにすると、流体室２４を横断する磁路ｍｐを形成する磁界が発生し、この磁界により流体室２４に封入された磁気粘性流体の粘度が上昇する。これにより質量部材１４を支持する弾性連結部１６のばね定数、特に軸直角方向におけるばね定数が高くなり、ダイナミックダンパー１０の共振周波数が高周波数側にシフトする。

図３は、ダイナミックダンパー１０の特性曲線を概念的に示したものであり、通電オフの場合の共振周波数Ｃ０に対して、コイル３４に通電するとより高周波数の共振周波数Ｃ１となり、更に電圧を上げると、より高い共振周波数Ｃ２となり、共振周波数は電圧に応じて連続的に変化する。

そのため、本実施形態のダイナミックダンパー１０であると、コイル３４への通電をコントロールすることにより共振周波数を変化させることができ、エンジンの回転数や車両の走行状態等により変化するエンジンマウント５０のブラケット５２での振動を効果的に吸収することができる。

また、このダイナミックダンパー１０では、コイル３４を質量部材１４に設けて、コイル自体の質量もダンパーのマスとして利用しているので、余分な重量増加を抑えることができ、自動車の軽量化につながる。また、流体室２４の内側にコイルを設ける場合に比べて、流体室２４の容積を小さくして、磁気粘性流体の使用量を低減することができる。

図４は、上記ダイナミックダンパー１０を他の防振装置に組み込んだ例を示す図である。この例では、液封入式防振装置からなるエンジンマウント１００のストッパ部材１０２に上記ダイナミックダンパー１０を取り付けている。

このエンジンマウント１００は、上側取付部材１０４と、筒状の下側取付部材１０６と、両取付部材を連結するゴム状弾性体からなる防振基体１０８と、防振基体１０８に対向して下側取付部材１０６に取り付けられて防振基体１０８との間に液体封入室１１０を形成するゴム膜よりなるダイヤフラム１１２と、液体封入室１１０を防振基体側の主液室１１０ａとダイヤフラム側の副液室１１０ｂとに仕切る仕切体１１４と、主液室１１０ａと副液室１１０ｂとの間を連通させるオリフィス流路１１６とを備えてなる。下側取付部材１０６の上端部には径方向外方側に張り出すストッパ突部１１８が設けられ、該ストッパ突部１１８を軸方向において受け止めるストッパ部材１０２が上側取付部材１０４に設けられている。

そして、このストッパ部材１０２の上面にダイナミックダンパー１０のための支持ブラケット１２０が固設され、この支持ブラケット１２０の縦壁部１２０ａに、ボルト１２２及びナット１２４を用いてダイナミックダンパー１０が締結固定されている。

このようにストッパ部材１０２にダイナミックダンパー１０を設けることにより、ストッパ部材１０２の振動をダイナミックダンパー１０で吸収することができるので、エンジンの振動数が通常の運転時における振動数を超えるような運転状態になって、仕切体１１４や防振基体１０８が共振してもストッパ部材１０２が共振するのを回避することができ、エンジンマウント１００のばね定数が大きくなるのを抑制することができる。

なお、ダイナミックダンパー１０の取付け対象はこれらに限定されることはなく、自動車のエンジン周りや車体等を始めとして、各種車両の振動体、その他、車両以外の振動体に対しても取り付けることができる。

本発明の第１の実施形態に係るダイナミックダンパーの縦断面図 同ダイナミックダンパーのエンジンマウントへの取付け例を示す断面図 同ダイナミックダンパーの特性図 同ダイナミックダンパーの他のエンジンマウントへの取付け例を示す断面図

符号の説明

１０…ダイナミックダンパー、１２…取付部材、１４…質量部材、１４ａ…質量部材の内周面、１６…弾性連結部、１８…固定面部、２０…筒状部、２４…流体室、２６…本体弾性部、２６ａ…上端面（本体弾性部の筒状部側の端面）、２８…弾性膜部、３４…コイル、５２…ブラケット（制振対象物）、１０２…ストッパ部材（制振対象物）

Claims (3)

1. 制振対象物に取り付けられる取付部材と、質量部材と、前記取付部材と質量部材の間に介設されて両者を連結するゴム状弾性体からなる弾性連結部とを備えるダイナミックダンパーにおいて、
   前記取付部材と前記質量部材の間に磁気粘性流体が封入された流体室が設けられ、前記流体室に及ぶ磁界を生じさせて前記磁気粘性流体の粘度を変化させるコイルを備えたことを特徴とするダイナミックダンパー。
2. 前記取付部材が筒状部を備え、前記質量部材が前記筒状部を取り囲む環状をなして、前記質量部材と前記筒状部との間に前記筒状部を取り囲む環状の前記流体室が設けられ、前記コイルが前記質量部材に環状に設けられたことを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパー。
3. 前記取付部材が前記制振対象物に固定される板状の固定面部を備え、前記筒状部が前記固定面部に垂直に突設され、前記弾性連結部が、前記固定面部から前記筒状部にかけて前記質量部材との間に設けられて前記質量部材を前記取付部材に対して軸方向及び軸直角方向に結合する本体弾性部と、前記本体弾性部の筒状部側の端面に対向して前記筒状部と前記質量部材の内周面との間に介設された弾性膜部とを備えてなり、前記流体室が前記本体弾性部の前記端面と前記弾性膜部との間に形成されたことを特徴とする請求項２記載のダイナミックダンパー。
   

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