JP2010096212A

JP2010096212A - ダイナミックダンパ

Info

Publication number: JP2010096212A
Application number: JP2008265427A
Authority: JP
Inventors: Toshinao Tanaka; 利尚田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】簡単な構造でダイナミックダンパの固有周波数を調整し、振動を抑制することができるダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】支持部材２１と、支持部材２１に支持された一端部を有する弾性部材２２と、弾性部材２２に対して移動可能になるよう弾性部材２２を囲み、弾性部材２２に係合された質量部材２３と、弾性部材２２と質量部材２３との双方の位置関係を保持して結合する結合部材２４と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車の車体、排気系、内燃機関の支持系、サスペンション系等の振動伝達経路に適用されるダイナミックダンパに関する。

一般に、自動車の車体などの振動伝達経路に共振が発生すると振幅の増大により部品の耐久性などが損なわれることがある。この共振を抑制するためにダイナミックダンパが多く用いられている。このダイナミックダンパは、その固有周波数を有害な共振周波数に合わせることにより、振動体の振動エネルギを弾性部材の熱エネルギとして変換して有害な振動を抑制するものである。

従来、この種のダイナミックダンパとして、振動体に取付けられる取付金具と、取付金具と加硫接着されているゴム弾性体と、螺子孔を有する質量部材と、ゴム弾性体と質量部材とを締結するボルトと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このダイナミックダンパにおいては、ダイナミックダンパの質量部材を調整して振動体に発生する振動の周波数に合わせること、すなわち共振させることにより、振動体の振動エネルギを弾性部材の熱エネルギとして変換して振動体に発生する振動を抑制する。さらに、異なる質量をもつ多数量の質量部材を用意しておけば、振動体の相違に応じて、質量部材を適宜交換しその質量を変更でき、ダイナミックダンパの共振周波数を調整できる。
実開平５−７１４９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたダイナミックダンパにおいては、同一車種でも車両仕様が異なるとダイナミックダンパの要求周波数が異なる場合があり、要求周波数に合わせるために予め、多数類の異なる質量をもつ質量部材を用意しなければならないという問題があった。また、車両個々の固有周波数のバラツキに対応することができないという問題もあった。

本発明は、前述の従来の問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、簡単な構造でダイナミックダンパの固有周波数を調整し、振動を抑制することができるダイナミックダンパを提供することを目的とする。

本発明に係る回転軸の支持構造は、上記目的達成のため、（１）支持部材と、前記支持部材に支持された一端部を有する弾性部材と、前記弾性部材に対して移動可能になるよう前記弾性部材を囲み前記弾性部材に係合された質量部材と、前記弾性部材と前記質量部材との双方の位置関係を保持して結合する結合部材と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、弾性部材と質量部材との双方の位置関係を保持して結合する結合部材を変更するだけの簡単な構造でダイナミックダンパの固有周波数が調整され振動体に発生する振動が抑制される。また、質量部材を変更するだけの簡単な構造でダイナミックダンパの固有周波数が調整され振動体に発生する振動が抑制される。

本発明によれば、簡単な構造でダイナミックダンパの固有周波数を調整し、振動を抑制することができるダイナミックダンパを提供することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパ５について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパが適用されるリヤデフ支持構造の車両上面から見た平面図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパが適用されるリヤデフ支持構造の車両側面から見た側面図、図３は、図１の矢視Ａを示す矢視拡大図、図４は、図３のＢ−Ｂ断面を示し、カラー部材が短い場合の断面図である。

まず、構成について説明する。
ダイナミックダンパ５は、車両に搭載され、リヤデフ支持構造１の一部を構成している。車両は、大型自動車、普通自動車などからなり、例えば、前輪駆動で横置きの４気筒ガソリンエンジンを搭載した普通自動車である。

図１および図２に示すように、リヤデフ支持構造１は、リヤデフ２と、デフリヤサポート３と、デフフロントサポート４と、ダイナミックダンパ５と、によって構成されている。

リヤデフ支持構造１は、フロアパネル６に取付けられたフロントクロスメンバ７と、フロアパネル６に取付けられフロントクロスメンバ７からフロアパネル６に沿って離隔した位置に取付けられたリヤクロスメンバ８を介して支持されている。

リヤデフ２は、図示しないエンジンからの動力を伝達するプロペラシャフト９が挿入されており、リヤデフ２を介してエンジンからの動力をドライブシャフト１０に伝達し図示しない車輪のハブを駆動させる。

デフリヤサポート３は、リヤデフ２の後端にボルト１１を介して連結され、リヤクロスメンバ８にボルト・ナットなどの固定手段１２によって固定されて支持されている。

デフフロントサポート４は、ダイナミックダンパ５を有し、リヤデフ２の前端にボルト１３を介して連結され、フロントクロスメンバ７にボルト・ナットなどの固定手段１４によって固定されて支持されている。

図３および図４に示すように、ダイナミックダンパ５は、デフフロントサポート４にボルト２０によって固定された支持部材２１と、支持部材２１に接着などにより固定された弾性部材２２と、質量部材２３と、結合部材２４と、によって構成されている。

支持部材２１は、鉄などの金属で断面がＬ字状に形成され、支持部材２１を固定するための固定孔２１ａと、支持部材２１を補強するための補強部２１ｂと、を有する。

弾性部材２２は、弾性部材２２が円筒状で、ゴム、プラスチックなどの振動など外部荷重によって弾性変形する材料で形成されている。弾性部材２２は、後述するボルト２５のねじ部２５ａに螺合する雌ねじ部材２６が埋め込まれている。

図４に示すように、質量部材２３は、鉄などの金属で形成された一端側、すなわち、右側が開口してコップ状すなわち断面がＵ字状で形成されている。質量部材２３は、側部２３ａと、側部２３ａに一体的に形成された底部２３ｂを有し、質量部材２３の底部２３ｂには貫通孔２３ｃを有する。質量部材２３の側部２３ａは、弾性部材２２を囲んで弾性部材２２に嵌合しており、また、質量部材２３の側部２３ａは円筒状に形成されている。質量部材２３は、弾性部材２２に対し軸方向、すなわち、図４においては、左右方向に移動可能である。

結合部材２４は、質量部材２３の貫通孔２３ｃに挿入されるボルト２５と、前述した雌ねじ部材２６と、カラー部材２７と、ボルト２５の頭部２５ｂと質量部材２３の底部２３ｂに介在するワッシャー２８と、によって構成されている。

カラー部材２７は、円筒状に形成され、質量部材２３の底部２３ｂと弾性部材２２との間に介在し、ボルト２５のねじ部２５ａを雌ねじ部材２６にねじ込んだとき、質量部材２３の底部２３ｂと弾性部材２２との間の距離を所定値に保持している。このカラー部材２７は、装着対象となるデフフロントサポート４の共振周波数を考慮し、適正な振動抑制作用を発揮するための目標となる固有周波数を確保するような長さに形成される。

次に作用について図面を参照して説明する。
図５は、図３のＢ−Ｂ断面を示し、カラー部材が長い場合の断面図、図６は、カラー部材の長さによるダイナミックダンパの固有周波数と振幅の関係を示すグラフである。

上述のように構成された本実施の形態のダイナミックダンパ５においては、走行中の車両が前傾や後傾する動作、すなわちピッチングによりリヤデフ２が振動しデフフロントサポート４に伝達する。そして、この振動が、ばねの役目をする弾性部材２２を介して、ダイナミックダンパ５の質量部材２３に伝達される。

そして、ダイナミックダンパ５がデフフロントサポート４に固定された位置でダイナミックダンパ５の減衰性能が不十分である場合には、ボルト２５を緩め雌ねじ部材２６から脱合し、質量部材２３を弾性部材２２から切り離し、これを取り出し、次いで、異なる長さを有するカラー部材２７に取替え、質量部材２３と弾性部材２２の間に介在させた後、ワッシャー２８をボルト２５の頭部２５ｂと質量部材２３の底部２３ｂに介在させた状態で、ボルト２５のねじ部２５ａを雌ねじ部材２６にねじ込み、質量部材２３を弾性部材２２に取付ける。このような作業を繰り返し質量部材２３を弾性部材２２に対して最適な位置に位置決めし、ダイナミックダンパ５の固有振動数が調整される。すなわち、ダイナミックダンパ５が車両搭載状態において固有周波数が調整される。

図４に示すように、カラー部材２７が短い場合は、ばねの役目をする弾性部材２２を強く圧迫することになり弾性部材２２をたわませる力、すなわちばね定数ｋは大きくなり、ダイナミックダンパ５の固有周波数が高くなる。すなわち、ダイナミックダンパ５の固有周波数を高くする場合は、カラー部材２７の長さが短くされる。

図５に示すように、カラー部材２７が長い場合は、ばねの役目をする弾性部材２２を弱く圧迫することになり弾性部材２２のばね定数は小さくなり、ダイナミックダンパ５の固有周波数が低くなる。すなわち、ダイナミックダンパ５の固有周波数を低くする場合は、カラー部材２７の長さが長くされる。

ダイナミックダンパ５の質量部材２３の質量（ｇ）をｍ、ばねの役目をする弾性部材２２のばね定数をｋとすれば、このダイナミックダンパ５の固有周波数（Ｈｚ）ωは、次の数式に示すようになる。

すなわち、ダイナミックダンパ５の固有周波数ωは、質量部材２３の質量ｍと弾性部材２２のばね定数ｋによって決まる。

このダイナミックダンパ５の固有周波数がデフフロントサポート４の共振周波数に一致したときは、ダイナミックダンパ５の質量部材２３がデフフロントサポート４の振動に共振して１８０度異なる位相で大きく振動して、デフフロントサポート４からの振動力とダイナミックダンパ５の押し返す力とが打ち消しあい、デフフロントサポート４の振動エネルギが弾性部材２２の熱エネルギに変換されデフフロントサポート４の振動が抑制される。しかし、ダイナミックダンパ５の固有周波数がリヤデフ２の共振周波数と一致せず、ある程度の差異があると、このダイナミックダンパ５を取付けたためにかえって、デフフロントサポート４の振動が非常に大きくなる。

したがって、ダイナミックダンパ５の固有周波数はデフフロントサポート４の周波数に常に一致させる必要がある。このように、デフフロントサポート４の周波数が変化したとき、変化したデフフロントサポート４の周波数に対してダイナミックダンパ５の固有周波数も変化させる必要がある。

そのため、ダイナミックダンパ５では、弾性部材２２のばね定数ｋを変化させて固有周波数を変更調節する。すなわち、カラー部材２７を短くして弾性部材２２を強く圧迫すると、弾性部材２２のばね定数が高くなる。上述式において、弾性部材２２のばね定数ｋが高くなれば、その平方根に比例して固有周波数ωが高くなる。また、カラー部材２７を長くすると、弾性部材２２のばね定数ｋが低くなり、固有周波数ωが低くなる。

このように、本実施の形態のダイナミックダンパ５においては、ボルト２５の脱合、カラー部材２７を取替え、ボルト２５の螺合の工程を経て簡単にダイナミックダンパ５の固有振動数を調整することができる。

したがって、図６に示すように、カラー部材２７が短い場合の周波数周ω１とカラー部材２７が長い場合の周波数周ω２との範囲Ｈ内では、カラー部材２７の長さを変更するだけの簡単な構造でダイナミックダンパ５の固有周波数が調整でき、振動を抑制することができる。

なお、本実施の形態に係るダイナミックダンパ５では、カラー部材２７の長さを変更して、ダイナミックダンパ５の固有周波数を調整する場合について説明したが、質量部材２３の質量を変更して、ダイナミックダンパ５の固有周波数を調整してもよい。

また、本実施の形態に係るダイナミックダンパ５では、弾性部材２２が円筒状である場合について説明したが、弾性部材の形状は円筒状に限らず側部が角筒状でもよい。

また、本発明において、ダイナミックダンパ５に代え、ダイナミックダンパ５０でもよい。

図７（ａ）および（ｂ）に示すように、ダイナミックダンパ５０においては、金属からなる質量部材５１の側部５１ａにねじ孔５２が形成される。このねじ孔５２に対向して弾性部材５３の外周部に板状体５４が支持部材５５から弾性部材５３の先端に向かって埋め込まれ、ねじ孔５２にボルト５６が螺合される。ボルト５６が螺合された状態では、ボルト５６の先端部が板状体５４に係合して質量部材５１と弾性部材５３とが強固に固定される。

ダイナミックダンパ５０において、質量部材５１の側部５１ａに形成された、ねじ孔５２、弾性部材５３の外周部に埋め込まれた板状体５４、およびねじ孔５２に螺合されるボルト５６は、弾性部材５３と質量部材５１とを双方の位置関係を保持して結合しているので、本発明における結合部材５７を構成する。

ダイナミックダンパ５０においても、ダイナミックダンパ５０の固有周波数を調整するときには、ボルト５６を緩めねじ孔５２から脱合し、質量部材５１を弾性部材５３に対して所定の位置まで移動させた質量部材５１と弾性部材５３との位置関係を保持した後、ボルト５６の先端部が板状体５４に係合するまでボルト５６を締めて、質量部材５１を弾性部材５３に固定する。

ダイナミックダンパ５は、カラー部材２７を必要としていたが、ダイナミックダンパ５０は、このようなカラー部材を必要としないので、従来のダイナミックダンパだけでなく、ダイナミックダンパ５よりも構造が簡単で、しかも、固有振動数の調整作業も簡単である。

また、本発明において、ダイナミックダンパ５および５０に代え、ダイナミックダンパ６０でもよい。

図８に示すように、ダイナミックダンパ６０においては、金属よりなる円筒状の質量部材６１の側部の内周部にねじ６２が形成され、円筒状の弾性部材６３の外周部にも金属よりなる円筒状体６４にもねじ６２に螺合するねじ６５が形成される。

ダイナミックダンパ６０において、質量部材６１のねじ６２、弾性部材６３の外周部に形成された円筒状体６４のねじ６５は、弾性部材６３と質量部材６１とを双方の位置関係を保持して結合しているので、本発明における結合部材６６を構成する。

ダイナミックダンパ６０においても、円筒状の質量部材６１を円筒状の弾性部材６３に対して回転させるだけで質量部材６１を弾性部材６３に対して所定の位置まで移動させることができる。

ダイナミックダンパ５は、カラー部材２７を必要としていたが、ダイナミックダンパ６０は、このようなカラー部材を必要としないので、従来のダイナミックダンパだけでなくダイナミックダンパ５よりも構造が簡単で、しかも、固有振動数の調整作業も簡単である。

ダイナミックダンパ６０の場合も、ダイナミックダンパ５０と同様に、質量部材の側部にねじ孔が形成され、このねじ孔に対向して弾性部材の外周部に板状体が支持部材から弾性部材の先端に向かって埋め込まれ、ねじ孔にボルトが螺合され、ボルトが螺合された状態では、ボルトの先端部が板状体に係合して質量部材と弾性部材とが強固に固定されるようにしてもよい。

また、本発明のダイナミックダンパでは、ダイナミックダンパの装着対象を車両のリヤデフ支持構造とした例を挙げているが、それに限られるものではなく、例えば車両の車体、排気系、内燃機関の支持系、サスペンション系等の振動伝達経路を装着対象とすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構造でダイナミックダンパの固有周波数を調整し、振動を抑制することができるダイナミックダンパを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパが適用されるリヤデフ支持構造の車両上面から見た平面図である。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパが適用されるリヤデフ支持構造の車両側面から見た側面図である。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパの矢視Ａを示す矢視拡大図である。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパのＢ−Ｂ断面を示し、カラー部材が短い場合の断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパのＢ−Ｂ断面を示し、カラー部材が長い場合の断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパのカラー部材の長さによるダイナミックダンパの固有周波数と振幅の関係を示すグラフである。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパの変形例を示す（ａ）は、ダイナミックダンパの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るダイナミックダンパの変形例を示すダイナミックダンパの断面図である。

符号の説明

１リヤデフ支持構造
２リヤデフ
３デフリヤサポート
４デフフロントサポート
５、５０、６０ダイナミックダンパ
６フロアパネル
７フロントクロスメンバ
８リヤクロスメンバ
９プロペラシャフト
１０ドライブシャフト
２１、５５支持部材
２２、５３、６３弾性部材
２３、５１、６１質量部材
２４、５７、６６結合部材
２５ボルト
２６雌ねじ部材
２７カラー部材
２８ワッシャー
５４板状体
６４円筒状体

Claims

支持部材と、
前記支持部材に支持された一端部を有する弾性部材と、
前記弾性部材に対して移動可能になるよう前記弾性部材を囲み前記弾性部材に係合された質量部材と、
前記弾性部材と前記質量部材との双方の位置関係を保持して結合する結合部材と、を備えたことを特徴とするダイナミックダンパ。