JP2010261490A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共振回路を採用しても、制振装置全体の大型化を招くことなく低周波数域の振動を制振する。
【解決手段】制振対象部材１５への入力振動を電気信号に変換する変換手段１７と、コンデンサおよび第１インダクタが直列に接続されてなり、変換手段１７からの電気信号を共振させる共振回路と、共振回路で共振した前記電気信号により可動子２６を加振して前記入力振動を制御する加振手段１７と、を備える制振装置１０であって、変換手段１７と共振回路とはトランスを介して接続され、このトランスは前記第１インダクタと、変換手段１７に接続されかつ第１インダクタよりもインダクタンスが低い第２インダクタと、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、制振対象部材への入力振動を制御する制振装置に関するものである。

この種の制振装置として、従来から例えば下記特許文献１に示されるような、弾性体で支持されたおもりと、おもりを駆動する加振手段と、おもりの相対変位量を検出する変位センサと、制振対象部材の加速度を検出する加速度センサとを備え、おもりを加振手段により制振対象部材の振動速度に応じて駆動した場合の反力を用いて振動制御する構成が知られている。

特開２００７−２８５４３０号公報

ところで、前記従来の制振装置では、制御回路の簡略化や低電力化を図るために共振回路を採用した場合、比較的低い周波数（例えば５〜５０Ｈｚ）の振動を制振しようとすると、共振回路に大型のインダクタを設けて共振回路のインダクタンスを十分に確保しなければならず、この共振回路を有する制振装置全体が大型になるという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、共振回路を採用しても、制振装置全体の大型化を招くことなく低周波数域の振動を制振することができる制振装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の制振装置は、制振対象部材への入力振動を電気信号に変換する変換手段と、コンデンサおよび第１インダクタが直列に接続されてなり、前記変換手段からの電気信号を共振させる共振回路と、前記共振回路で共振した前記電気信号により可動子を加振して前記入力振動を制御する加振手段と、を備える制振装置であって、前記変換手段と共振回路とはトランスを介して接続され、このトランスは前記第１インダクタと、前記変換手段に接続されかつ前記第１インダクタよりもインダクタンスが低い第２インダクタと、を備えていることを特徴とする。
この発明では、制振対象部材に振動が入力されると、まずこの入力振動が変換手段で電気信号に変換され、次いでこの電気信号がトランスを通って共振回路に入力される。
この際、トランスが有する第１インダクタおよび第２インダクタのうち、共振回路の一部を構成する第１インダクタのインダクタンスが第２インダクタより高いため、第１インダクタで発生する電圧が第２インダクタで発生する電圧よりも高くなる。
また、前記共振回路が有する第１インダクタとコンデンサとの間で共振現象が発生し、前記電気信号が共振する。
その後、この共振した電気信号を加振手段に入力して可動子を加振することにより、前記入力振動を制御する。
すなわち、変換手段で発生した電気信号を、トランスを通して共振回路に入力してこの共振回路で前記電気信号を共振させ、この共振した電気信号により加振手段を駆動することが可能になる。したがって、変換手段に接続された第２インダクタを大型にしなくても、第１インダクタにより共振回路のインダクタンスを十分に確保することが可能になり、制振装置全体の大型化を招くことなく低周波数域の振動を確実に制振することができる。

ここで、前記共振回路は、共振周波数が可変になってもよい。
この場合、共振回路の共振周波数が可変になっているので、広範囲にわたる周波数の振動を制御することができる。例えば、エンジンの回転数の変化に応じて共振回路の共振周波数を逐次変えることで、停止時、加速時、定速走行時および減速時等の別を問わず常時、エンジンからの振動が車体に伝達するのを抑えることも可能になる。

また、前記加振手段は、永久磁石で形成された第１筒体、および永久磁石で形成されるとともに前記第１筒体の内側に配置された第２筒体を備える二重筒状の永久磁石部を備え、前記第１筒体の内周面側および第２筒体の外周面側は互いに逆の磁極を有し、前記可動子はコイルとされるとともに、第１筒体と第２筒体との間に永久磁石部の軸線と同軸に配置されこの軸線方向に沿って往復動可能に設けられてもよい。
この場合、加振手段が前記永久磁石部および可動子を備えていわゆるリニアアクチュエータとなっているので、容易かつ高精度に制振装置を作動させることができる。

さらに、前記加振手段は前記変換手段を兼ねてもよい。
この場合、前記加振手段が変換手段を兼ねているので、この制振装置の構成要素数を抑えることが可能になり、制振装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。

この発明によれば、共振回路を採用しても、制振装置全体の大型化を招くことなく低周波数域の振動を制振することができる。

本発明に係る一実施形態として示した制振装置およびこの制振装置を有する防振装置の縦断面図である。 本発明に係る一実施形態として示した制振装置の電気回路図である。 本発明に係る他の実施形態として示した制振装置の縦断面図である。

以下、本発明に係る制振装置の一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。本実施形態では、制振装置１０を、例えばエンジン等の振動発生部からの振動が振動受部としての車体に伝達するのを阻止する防振装置（制振対象部材）１に適用した例を説明する。

防振装置１は、振動発生部および振動受部のいずれか一方に連結される外筒１１と、この外筒１１の軸方向一端部１１ａ側に配置され、振動発生部および振動受部のいずれか他方に連結される取付け部材１２と、この取付け部材１２と外筒１１とを弾性的に連結し、外筒１１の軸方向一端部１１ａにおける開口部を閉塞するゴム弾性部１３と、外筒１１の軸方向他端部１１ｂに、支持ゴム弾性板１４を介して弾性支持されるとともに、この外筒１１の軸方向他端部１１ｂにおける開口部を閉塞する可動板１５と、を備えている。そして、制振装置１０は、可動板１５を加振して主液室１６内の液圧を制御するようになっている。

なお、この防振装置１が例えば自動車に装着された場合、取付け部材１２が振動発生部としてのエンジンに連結される一方、外筒１１が図示されないブラケットを介して振動受部としての車体に連結されることにより、エンジンの振動が車体に伝達するのを抑えられるようになっている。
また、外筒１１、取付け部材１２、ゴム弾性部１３、支持ゴム弾性板１４および可動板１５はそれぞれ、共通軸上に配置されている。以下、この共通軸を中心軸線Ｏといい、中心軸線Ｏ方向に沿って取付け部材１２側を上側、可動板１５側を下側という。

外筒１１は、第１外筒１８と、この第１外筒１８内に嵌合した第２外筒１９とを備えている。
第１外筒１８には側面開口部が形成されるとともに、この側面開口部を閉塞するダイヤフラム２０が設けられている。なお、前記側面開口部は、第１外筒１８に複数形成されており、図示の例では、前記中心軸線Ｏを径方向で挟んだ互いに対向する位置にそれぞれ形成されている。また、第１外筒１８は、有底筒状に形成された外郭筒部３５内に嵌合されており、この外郭筒部３５の内周面とダイヤフラム２０の外面との間には隙間が設けられている。

第２外筒１９は、その前記中心軸線Ｏ方向における両端部がそれぞれ第１外筒１８の内周面に液密状態で嵌合し、前記中心軸線Ｏ方向の中間部分は、その外周面とダイヤフラム２０との間に空間が形成されるように、径方向内方に向けて張出している。なお、図示の例では、前記ゴム弾性部１３は、この第２外筒１９の前記中間部分において上側に位置する部分の内周面に連結されている。

以上より、ゴム弾性部１３と第２外筒１９の内周面と可動板１５と支持ゴム弾性板１４とにより主液室１６が画成され、ダイヤフラム２０と第１外筒１８の内周面と第２外筒１９の外周面とにより副液室２１が画成されている。そして、主液室１６は、ゴム弾性部１３および支持ゴム弾性板１４の変形と可動板１５の移動とに伴い内容積が変化し、副液室２１は、封入された液体の圧力変化に応じて内容積が変化するようになっている。なお、これらの主液室１６および副液室２１には例えばエチレングリコール、水、シリコーンオイル等が封入されている。

また、主液室１６内には、第２外筒１９の前記中間部分における内周面に嵌合されたリング状のオリフィス部材２２が配設されている。オリフィス部材２２の外周面には周方向に沿って延在したオリフィス流路２２ａが形成されるとともに、このオリフィス部材２２の内周面にはオリフィス流路２２ａに開口する連通孔２２ｂが形成されており、この連通孔２２ｂ、オリフィス流路２２ａおよび第２外筒１９の前記中間部分に形成された連通孔１９ａを通して、主液室１６と副液室２１とが連通している。

ここで、可動板１５は平面視円形状とされ、その外周縁部に平面視円環状の前記支持ゴム弾性板１４の内周縁部が接着されている。さらに、この支持ゴム弾性板１４の外周面が金属製のリング支持部１５ａの内周面に接着している。そして、このリング支持部１５ａは外郭筒部３５内に嵌合されている。
また、制振装置１０は、可動板１５を前記中心軸線Ｏ方向で挟む主液室１６の反対側に設けられたリニアアクチュエータ（変換手段、加振手段）１７と、リニアアクチュエータ１７に接続された共振回路３０と、を備えている。

リニアアクチュエータ１７は、永久磁石で形成されるとともに前記中心軸線Ｏと同軸に配置された第１筒体２３、および永久磁石で形成されるとともに第１筒体２３の内側に前記中心軸線Ｏと同軸に配置された第２筒体２４を備える二重筒状の永久磁石部２５と、第１筒体２３と第２筒体２４との間に前記中心軸線Ｏと同軸に配置されこの軸線Ｏ方向に沿って往復動可能に設けられたコイルからなる可動子２６と、この可動子２６の前記中心軸線Ｏ方向における両端開口部を各別に閉塞する一対の板状体２７と、各板状体２７において可動子２６が取り付けられた表面と反対側の表面に前記中心軸線Ｏ方向に沿って延設された軸体２８と、可動子２６、板状体２７および軸体２８を永久磁石部２５に対して前記中心軸線Ｏ方向に沿って往復動可能に弾性支持する弾性支持体２９と、を備えている。

永久磁石部２５において、互いに対向する第１筒体２３の内周面側と第２筒体２４の外周面側とは、互いの磁極が逆になっており、第１筒体２３と第２筒体２４との間には、前記中心軸線Ｏに直交する方向の磁界が形成されるようになっている。なお、第１筒体２３において外周面側はＳ極とされ内周面側はＮ極とされ、第２筒体２４において外周面側はＳ極とされ内周面側はＮ極となっている。また、永久磁石部２５は、図示されないブラケットを介して外郭筒部３５内に固定されている。

また、一対の板状体２７のうち上側に位置する板状体２７に設けられた上側の軸部２８の上端は、可動板１５に連結されている。
さらに、弾性支持体２９は、前記中心軸線Ｏ方向（可動子２６の往復動方向）に互いに間隔をあけて配設された一対の板ばねとされ、各板面が前記中心軸線Ｏ方向で互いに対向している。図示の例では、一対の弾性支持体２９は一対の板状体２７に設けられた軸部２８に各別に連結され、その外周部が外郭筒部３５の内周面に固定されている。
また、可動子２６に前記共振回路３０が接続されている。

そして、共振回路３０は、図２に示されるように、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と第１インダクタＬ１とが直列に接続され、リニアアクチュエータ１７の可動子２６からの電気信号を共振させるようになっている。また、この共振回路３０と可動子２６とはトランス３１を介して接続され、このトランス３１は第１インダクタＬ１と、可動子２６に接続されかつ第１インダクタＬ１よりもインダクタンスが低い第２インダクタＬ２と、を備えている。

なお例えば、第１インダクタＬ１のインダクタンスは３．２Ｈとされ、第２インダクタＬ２のインダクタンスは０．２Ｈとなっている。
また本実施形態では、コンデンサＣ１〜Ｃ４は互いに並列に接続されており、各コンデンサＣ１〜Ｃ４にはスイッチＳ１〜Ｓ４が各別に接続されている。そして、各スイッチＳ１〜Ｓ４の開閉を切り替えて、共振回路３０でのキャパシタンスを変更することにより、共振回路３０の共振周波数を変更できるようになっている。

以上の構成において、取付け部材１２に振動が入力されて主液室１６の液圧が変化したことにより、可動板１５が前記中心軸線Ｏ方向に沿って振動すると、軸部２８および板状体２７を介して可動子２６が永久磁石部２５に対して前記中心軸線Ｏ方向に沿って振動させられる。この際、可動子２６に交流電圧（電気信号）が発生する。
次に、この電気信号がトランス３１を通って共振回路３０に入力される。

このとき、トランス３１が有する第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のうち、共振回路３０の一部を構成する第１インダクタＬ１のインダクタンスが第２インダクタＬ２より高いため、第１インダクタＬ１で発生する電圧が第２インダクタＬ２で発生する電圧よりも高くなる。
また、共振回路３０が有する第１インダクタＬ１とコンデンサＣ１〜Ｃ４との間で共振現象が発生し、前記電気信号が共振する。

その後、この共振した電気信号をトランス３１を通して可動子２６に入力し、可動子２６を加振することにより、板状体２７および軸体２８を介して可動板１５を前記中心軸線Ｏ方向に沿って往復動させ、可動板１５に入力された振動を制御することで主液室１６内の液圧が制御される。
すなわち本実施形態では、前記アクチュエータ１７が、可動板１５への入力振動を電気信号に変換する変換手段と、共振回路３０で共振した前記電気信号により可動子２６を加振して可動板１５に入力された振動を制御する加振手段と、を兼ねている。

以上説明したように、リニアアクチュエータ１７の可動子２６で発生した電気信号を、トランス３１を通して共振回路３０に入力してこの共振回路３０で前記電気信号を共振させ、この共振した電気信号により可動子２６を加振することが可能になる。したがって、可動子２６に接続された第２インダクタＬ２を大型にしなくても、第１インダクタＬ１により共振回路３０のインダクタンスを十分に確保することが可能になり、制振装置１０全体の大型化を招くことなく、５〜５０Ｈｚの比較的低い周波数域の入力振動を確実に制振することができる。

また、本実施形態では、共振回路３０の共振周波数が可変になっているので、広範囲にわたる周波数の振動を制御することができる。例えば、エンジンの回転数の変化に応じて共振回路３０の共振周波数を逐次変えることで、停止時、加速時、定速走行時および減速時等の別を問わず常時、エンジンからの振動が車体に伝達するのを抑えることも可能になる。

さらに、前記加振手段がリニアアクチュエータ１７となっているので、容易かつ高精度に制振装置１０を作動させることができる。
また、このリニアアクチュエータ１７が前記変換手段も兼ねているので、この制振装置１０の構成要素数を抑えることが可能になり、制振装置１０のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、共振回路３０の共振周波数を可変にするのに、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４に各別に接続されたスイッチＳ１〜Ｓ４の開閉を切り替える構成を示したが、これに代えて例えば第１インダクタＬ１のインダクタンスを可変にするようにしてもよいし、あるいは共振周波数を可変にしなくてもよい。

また、前記実施形態では、可動子２６を加振する加振手段、および可動板１５への入力振動を電気信号に変換する変換手段として、リニアアクチュエータ１７を示したが、これに代えて例えば、ＤＣモータ、電磁アクチュエータ、ピエゾ素子、若しくは磁歪素子等を採用してもよい。
さらに、前記実施形態では、同一のリニアアクチュエータ１７で前記加振手段および変換手段の双方を兼ねさせたが、互いが別体のリニアアクチュエータ１７、ＤＣモータ、電磁アクチュエータ、ピエゾ素子、若しくは磁歪素子等により前記加振手段および変換手段を各別に構成してもよい。

また、前記実施形態では、制振装置１０が防振装置１に適用された例を示したが、これに代えて例えば、図３に示されるような、車体側における所定の周波数領域の振動を低減するためのダイナミックダンパとして採用してもよい。このダイナミックダンパは、車体に取り付けられる基台３２と、基台３２に取り付けられた永久磁石部２５と、可動子２６と、可動子２６の前記中心軸線Ｏ方向における両端開口部のうち上側を閉塞する板状体２７と、この板状体２７に設けられた軸体２８と、軸体２８の上端に取り付けられた質量体Ｍと、弾性支持体２９と、を備えている。

この場合、エンジンから車体への入力振動によって、基台３２を介して可動子２６と永久磁石部２５とが相対的に往復動させられると、前記実施形態と同様に可動子２６に電気信号が発生する。そして、この電気信号がトランス３１を通って共振回路３０に入力されて共振し、この共振した電気信号がトランス３１を通って可動子２６に入力される。これにより、可動子２６が加振されることで前記入力振動が吸収される。なお、可動子２６は、従来公知の手段を適用することにより前記入力振動とは逆の位相で加振する。

共振回路を採用しても、制振装置全体の大型化を招くことなく低周波数域の振動を制振することができる。

１０ 制振装置
１５ 可動板（制振対象部材）
１７ リニアアクチュエータ（変換手段、加振手段）
２３ 第１筒体
２４ 第２筒体
２５ 永久磁石部
２６ 可動子
３０ 共振回路
３１ トランス
Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ
Ｌ１ 第１インダクタ
Ｌ２ 第２インダクタ

Claims (4)

1. 制振対象部材への入力振動を電気信号に変換する変換手段と、
   コンデンサおよび第１インダクタが直列に接続されてなり、前記変換手段からの電気信号を共振させる共振回路と、
   前記共振回路で共振した前記電気信号により可動子を加振して前記入力振動を制御する加振手段と、を備える制振装置であって、
   前記変換手段と共振回路とはトランスを介して接続され、このトランスは前記第１インダクタと、前記変換手段に接続されかつ前記第１インダクタよりもインダクタンスが低い第２インダクタと、を備えていることを特徴とする制振装置。
2. 請求項１記載の制振装置であって、
   前記共振回路は、共振周波数が可変になっていることを特徴とする制振装置。
3. 請求項１または２に記載の制振装置であって、
   前記加振手段は、永久磁石で形成された第１筒体、および永久磁石で形成されるとともに前記第１筒体の内側に配置された第２筒体を備える二重筒状の永久磁石部を備え、前記第１筒体の内周面側および第２筒体の外周面側は互いに逆の磁極を有し、
   前記可動子はコイルとされるとともに、第１筒体と第２筒体との間に永久磁石部の軸線と同軸に配置されこの軸線方向に沿って往復動可能に設けられていることを特徴とする制振装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の制振装置であって、
   前記加振手段は前記変換手段を兼ねていることを特徴とする制振装置。

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