JP2014139465A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡易な構造の下で、大きな製造コストを要することなしに、振動発生側から特定の周波数の振動が入力した際の、共振現象の発生を有効に防止して、常に所期した防振機能を発揮することのできる防振装置を提供する。
【解決手段】振動発生側部材３および前記振動伝達側部材２のそれぞれに、一対の永久磁石５，６のそれぞれを、互いに対向させて設けるとともに、前記一対の永久磁石５，６のうちの一個以上の前記永久磁石５，６を、該永久磁石５，６と対をなす永久磁石６，５への対向面に、異なる二つ以上の磁極を有するものとし、少なくとも一方の前記永久磁石６を変位させることにより、前記一方の永久磁石６の前記対向面６ａに存在する磁極の、該磁極に向き合う他方の永久磁石５の磁極に対する相対位置を変化させて、一対の永久磁石５，６の、互いに向き合う磁極を切り替える磁極切替手段８を配設してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、振動の発生側に取り付けられる振動発生側部材と、振動の伝達側に取り付けられる振動伝達側部材とを、該振動発生側部材および振動伝達側部材の相互間に配設した弾性部材で連結してなる防振装置に関するものである。

エンジンマウント等として用いられることのあるこの種の防振装置としては、たとえば、振動伝達側部材としての筒状部材と、その筒状部材の中心軸線の一方側に片寄せて該筒状部材と同心に配置した、振動発生側部材としてのコア部材との相互を、それらの間に介装した弾性部材で連結してなるものがある。
かかる防振装置は、振動の発生側であるパワープラントとしてのエンジンに前記コア部材を取り付けるとともに、振動の伝達側である車体側に前記筒状部材を取り付けて、エンジンの支持に供され、剛性材料からなるそれらの筒状部材およびコア部材の相互間に介装した弾性部材の弾性変形をもって、エンジン側からの入力振動の、車体側への伝達を抑制するべく機能する。

ところで、上述したような防振装置では、筒状部材とコア部材との間の弾性部材によるばね定数が一定であることから、エンジン質量とばねとで決定される固有振動数に一致する周波数の振動が、エンジン側から入力された際に、共振現象が生じて、入力振動の伝達抑制機能が著しく悪化するという問題がある。

このことに対しては、内部に封入した液体の流動に基いて、共振周波数での振動の減衰を増大させる液封入式防振装置や、マス部材と弾性体とで構成されて、共振周波数でのピーク値を低下させるダイナミックダンパーを設けた防振装置、さらには、コイル等による電磁誘導を用いて振動を減衰させたり、アクチュエータを用いて入力振動を直接的に相殺したりするアクティブ制御の防振装置等が提案されているも、これらの防振装置は、上述した共振現象を、所期したほど有効に抑制できないか、または、構造が複雑であった。

この発明は、振動発生側からの入力振動の、振動伝達側への伝達を抑制するべく機能する防振装置が抱える上述した問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、比較的簡易な構造の下で、振動発生側から特定の周波数の振動が入力した際の、共振現象の発生を有効に防止して、常に所期した防振機能を発揮することのできる防振装置を提供することにある。

この発明の防振装置は、振動の発生側に取り付けられる振動発生側部材と、振動の伝達側に取り付けられる振動伝達側部材と、前記振動発生側部材および振動伝達側部材の相互間に配設されて、該振動発生側部材と振動伝達側部材とを連結する、好ましくはゴム材料からなる弾性部材とを具えるものであって、前記振動発生側部材および前記振動伝達側部材のそれぞれに、一対の永久磁石のそれぞれを、互いに対向させて設けるとともに、前記一対の永久磁石のうちの一個以上の前記永久磁石を、該永久磁石と対をなす永久磁石への対向面に、異なる二つ以上の磁極を有するものとし、少なくとも一方の前記永久磁石を変位させることにより、前記一方の永久磁石の前記対向面に存在する磁極の、該磁極に向き合う他方の永久磁石の磁極に対する相対位置を変化させて、一対の永久磁石の、互いに向き合う磁極を切り替える磁極切替手段を配設してなることを特徴とするものである。

ここで、この発明の防振装置では、少なくとも一方の前記永久磁石を、該永久磁石の前記対向面に直交する軸線の周りに回転変位可能とし、前記磁極切替手段を、回転変位可能とした前記永久磁石を前記軸線の周りに回転駆動するものとすることが好ましい。
そしてここでは、前記磁極切替手段により回転駆動される前記永久磁石の回転変位量を規制するストッパ部材を設けることが好ましい。

またここで、この発明の防振装置では、前記一対の永久磁石の相互を離隔および接近変位させる相対変位手段を設けることが好ましい。

この発明の防振装置によれば、振動発生側部材および振動伝達側部材のそれぞれに、一対の永久磁石のそれぞれを、互いに対向させて設けるとともに、少なくとも一方の永久磁石を変位させることにより、前記一方の永久磁石の前記対向面に存在する磁極の、該磁極に向き合う他方の永久磁石の磁極に対する相対位置を変化させて、それらの永久磁石の、互いに向き合う磁極を切り替える磁極切替手段を配設したことにより、いわゆる磁石ばねとして機能する一対の永久磁石の磁極が発生させる磁場の変更に基いて、装置全体のばね定数を変化させることができるので、入力振動の周波数に応じて磁極を切り替えて、装置全体のばね定数を変化させることで、特定の周波数の振動入力に際する、先述した共振現象を有効に防止することができる。それにより、この防振装置は、比較的簡易な構造の下で、常に所期した防振機能を発揮することができる。

ここで、前記磁極切替手段を、対向面に直交する軸線の周りに回転変位可能とした永久磁石を該軸線の周りに回転駆動するものとしたときは、防振装置内での、一対の永久磁石および磁極切替手段の配置スペースを小さなものとしつつ、回転モータ等の簡易な構造の磁極切替手段によって、共振現象の発生を防止するための磁極の切替えを容易に行うことができる。

この場合において、磁極切替手段により回転駆動される永久磁石の回転変位量を規制するストッパ部材を設けたときは、ストッパ部材によって、磁力が作用する永久磁石の回転変位を所望の位置で止めることができるので、その永久磁石を回転駆動させる磁極切替手段に要求される精度をそれほど高めることなしに、永久磁石の回転変位による磁極の切替えを確実に行うことができる。

ところで、上述したような防振装置では、永久磁石の磁極の切替えが、対向する永久磁石間の距離の変動、ひいては、エンジン等の振動の発生側を支持する力の変動をもたらし、このことが防振機能に影響を及ぼす場合がある。
これに対し、一対の永久磁石の相互を離隔および接近変位させる相対変位手段を設けたときは、たとえば、磁極切替手段による磁極の切替えに合わせて、相対変位手段を作動させることで、磁極の切替えによる一対の永久磁石間の距離の変動を防止して、振動発生側を常に一定の力で支持することができるので、上述したような共振現象を防止しつつも、所期したとおりの防振機能を発揮することができる。

この発明の防振装置の一の実施形態を示す、装置の中心軸線を含む縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う図である。 磁極の切替えに伴う、磁石ばねのばね定数の変化を、変位に対する力の関係で概略的に示すグラフである。 図１の防振装置に設ける磁極切替手段の変形例を示す、図１と同様の縦断面図である。 図１の防振装置に設ける磁極切替手段の他の変形例を示す、図１と同様の縦断面図および、その縦断面図のｂ−ｂ線に沿う図である。 図１の防振装置に設ける磁極切替手段のさらに他の変形例を示す要部拡大縦断面図である。 図１の防振装置に設ける永久磁石の他の配設例を示す要部拡大縦断面図である。 図１の防振装置に設ける永久磁石の変形例を示す、図２と同様の図である。 この発明の防振装置の他の実施形態を示す断面図である。

以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について例示説明する。
図１に例示する防振装置１は、車体等の振動伝達側に、ねじ止め等によって取り付けられる振動伝達側部材としての筒状部材２と、エンジン等の振動発生側に、これもねじ止め等によって取り付けられる振動発生側部材としてのコア部材３と、筒状部材２およびコア部材３の間に配設されて、筒状部材２とコア部材３とを連結する、ゴム材料、樹脂材料その他の弾性材料からなる弾性部材４とを具える。
そして、図１に示すこの実施形態は、たとえば略円筒状の前記筒状部材２と、その筒状部材２の中心軸線の一方側（図１では上方側）に片寄せて筒状部材２と中心軸線を一致させて同心に配置したコア部材３との相互を、筒状部材２とコア部材３との間で前記中心軸線の一方側に向けて凸状の錐台形状をなす弾性部材４で、たとえば筒状部材２およびコア部材３への弾性部材４の加硫接着等により、全周にわたって連結してなるものである。

このような防振装置１は、コア部材３の図の上方に取り付けられるエンジンからの、主として筒状部材２の中心軸線方向（図１では上下方向）の入力振動に対して、いずれも剛性材料からなるコア部材３と筒状部材２との間に介装した弾性部材４が主には剪断変形することにより、その入力振動の、車体側への伝達を抑制するべく機能する。

ところで、上記の防振装置１を、たとえばエンジンマウントとして用いた場合、車輌の走行に際し、エンジンの回転数の上昇に伴って、防振装置１に入力される振動の周波数が増加し、その周波数が、エンジン質量とばねとで決定される固有振動数と一致したときに、共振現象が発生して、所期した防振機能が発揮されないという問題がある。

この問題に対処するため、図１に示す実施形態では、コア部材３および筒状部材２のそれぞれに、たとえば、筒状部材２の半径方向に延びる棒状をなす一対の永久磁石５および６のそれぞれを、それらの永久磁石５，６のそれぞれの長手方向に沿う面の相互が対向する向きに取り付ける。なお、図１に示すところでは、筒状部材２の内側で中心軸線の他方側（図１では下方側）に配置した永久磁石５，６のそれぞれが、対向面５ａ，６ａに、異なる二つの磁極、すなわちＮ極およびＳ極を有する。
加えてここでは、少なくとも一方の永久磁石５，６、たとえば、筒状部材２の中心軸線の他方側に配置したプレート部材７を介して筒状部材２側に取り付けた永久磁石６を、その永久磁石６の長手方向の中央位置で該永久磁石６の対向面６ａに直交する軸線Ｃの周りに回転変位可能に取り付けるとともに、この永久磁石６を前記軸線Ｃの周りに回転駆動する、駆動源としての回転モータその他の磁極切替手段８を配設する。

このことによれば、一対の永久磁石５，６のそれぞれの、同じ磁極（Ｎ極同士、Ｓ極同士）が向き合って位置する図示の状態では、それらの磁極が互いに反発し合うことにより、装置全体のばね定数は、弾性部材４によるばね定数に、一対の永久磁石５，６による磁石ばねのばね定数が足し合わされて大きくなるが、磁極切替手段８を作動させて、筒状部材２側の永久磁石６を、図２に矢印で示すように、軸線Ｃの周りに回転させるに伴い、磁石ばねのばね定数は、図３にグラフで示すように次第に低下し、そして、図１に示す状態から、永久磁石６を、たとえば１８０°回転させた状態では、一対の永久磁石５，６のそれぞれの、異なる磁極（Ｎ極とＳ極、Ｓ極とＮ極）が向き合うので、磁石ばねのばね定数は、図３に示すように、互いに引き寄せ合うそれらの永久磁石５，６に起因して負のばね定数となる。

従って、たとえば、エンジンの回転数を測定し、エンジンの回転数の変化に伴い、その回転数に依存して変化する入力振動の周波数が、エンジン質量とばねによる予め算出した共振周波数に達する手前で、磁極切替手段８の作動に基き、対向する永久磁石５，６の、向き合う磁極を切り替えて、装置全体のばね定数を変化させることにより、共振現象の発生を有効に防止することができる。
しかもこの防振装置１は、永久磁石５，６および回転モータ等を取り付けるだけで構成することができるので、液封入式防振装置やアクティブ制御の防振装置のような構造の複雑化を招くおそれがない。

なお、この防振装置１では、図１に示すように、一対の永久磁石５，６のそれぞれを、円盤状をなす磁石保持部材９，１０のそれぞれによって保持させるとともに、先述の磁極切替手段８により、筒状部材２側の永久磁石６を、それを保持する磁石保持部材１０とともに回転駆動させ、また、プレート部材７の内表面に、該永久磁石６および磁石保持部材１０の回転変位を案内するボールベアリング、ローラーベアリングその他の軸受部材１１を配設することができる。

ここで、磁極切替手段８により回転駆動される永久磁石６の回転変位量を規制するため、たとえば、図２に示すように、磁石保持部材１０の側面から半径方向外側に延びるアーム部材１２、および、プレート部材７の内表面に突出形成されてアーム部材１２が当接する棒状部材１３等で構成することのできるストッパ部材を設けることが好ましい。それにより、筒状部材２側の永久磁石６を回転駆動する磁極切替手段８として、精度が高く高価なモータ等を用いることなしに、永久磁石６の回転変位量を規制することができ、それ故に、永久磁石６の回転変位による磁極の切替えを確実に行うことができる。

ここにおいて、上述した防振装置１では、図１に示すような、永久磁石６を直接的に回転駆動する磁極切替手段８に代えて、図４に示すような、回転モータ等からの回転駆動力を、歯車１８ａを介して、永久磁石６の磁石保持部材１０の回転軸１８ｂに伝達させる磁極切替手段１８を設けることができる。
あるいは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ソレノイドアクチュエータ、リニアモータ、油空圧プランジャ等の往復駆動装置２８ａによる往復直線運動を、その往復駆動装置２８ａに取り付けた直線歯車２８ｂを介して、回転軸２８ｃの回転運動に変換する磁極切替手段２８とすることも可能である。

一方、磁極切替手段は、永久磁石５，６の少なくとも一方を変位させて、永久磁石５，６の、互いに向き合う磁極を切り替えることができるものであればよいので、たとえば、図６に拡大図で示すように、少なくとも一方の永久磁石５，６、たとえば永久磁石６を、その永久磁石６の、２つの磁極の配列方向（図６では左右方向）に沿って直線運動させるべく駆動する往復駆動装置としての磁極切替手段３８を、永久磁石６の側方に設けることができる。

またここで、少なくとも一個の永久磁石５，６が、対向面５ａ，６ａに異なる二つ以上の磁極を有するものであれば、上述した磁極切替手段による磁極の切替えが可能であることから、たとえば、図７に示すように、いずれか一方の永久磁石５もしくは６、ここではコア部材３側の永久磁石５は、それの対向面５ａに一方の磁極のみが表出する態様で配置することができる。
なお、図示は省略するが、永久磁石として、その対向面に、たとえば、筒状部材２の半径方向に沿ってＮ極、Ｓ極、Ｎ極を順次に配列したもの等の、３つ以上の磁極を有するものを用いることもできる。
上述したものの他、一対の永久磁石を、図示は省略するが、入力振動の方向（筒状部材の中心軸線方向）に直交する向きで対向させて配置するとともに、一対の永久磁石の少なくとも一方を、前記入力振動の方向に変位させることで、それらの向き合う磁極を切り替えることも可能である。

そしてまた、対向面５ａ，６ａの少なくとも一方に異なる二つ以上の磁極を有する永久磁石５，６の平面輪郭形状は、上述した棒状とすることができる他、図８（ａ）に示すような、二本の棒状部分をそれらの長手方向の中央位置を一致させて組み合わせてなる十字架形状や、三本以上、図８（ｂ）では四本の棒状部分を組み合わせてなる形状等の様々な形状とすることができる。この発明の防振装置１は、上記の永久磁石６を、前記磁極切替手段８によって、入力振動の周波数に応じた速度で回転駆動して、磁極の切替えを行うことにより、アクティブ制御することも可能である。

ところで、コア部材３の上方側にエンジンが配置される図示の防振装置１では、磁極切替手段８による永久磁石５，６の磁極の切替えに伴って変化する、永久磁石５，６間の磁場に起因して、筒状部材２の中心軸線方向に沿う、一対の永久磁石５，６間の距離もまた変動することにより、エンジンを支持する力もまた変動し、このことが、装置１の防振機能に影響を及ぼす場合がある。

これを防止するため、この発明では、一対の永久磁石５，６の相互を離隔および接近変位させるための、図示しないボールねじ、ラックアンドピニオンその他の相対変位手段を設けることが好ましい。かかる相対変位手段は、図１に示す磁極切替手段８としての回転モータ等に組み込むことができる他、それとは別個の部材として設けることもできる。
これにより、たとえば、磁極の切替えがもたらす、一対の永久磁石５，６間の距離の変動量を予め測定しておき、装置の使用状態で、相対変位手段を作動させて、測定したその変動量が無くなるように、一対の永久磁石５，６間の距離を調整することで、エンジンを支持する力を常に一定に保つことができる。

以上に述べた防振装置１では、磁極切替手段８への液体等の接触を防止するため、磁極切替手段８を取り囲むカバー部材１４を、たとえばプレート部材７の外表面側に取り付けて設けることが好ましい。

図９に示す他の実施形態の防振装置５１は、たとえば、エンジンをサスペンションメンバー等に連結するトルクロッドとして用いられるものであって、小径側の弾性ブッシュ５２および、大径の弾性ブッシュ５３の相互を、それらの弾性ブッシュ５２，５３間に直線状に延びる連結ロッド５４で連結してなるものである。
ここで、図示の防振装置５１では、小径の弾性ブッシュ５２を、外筒５２ａと、その内側に配置した内筒５２ｂと、外筒５２ａおよび内筒５２ｂの相互を全周にわたって連結する弾性部材５２ｃとで構成するとともに、大径の弾性ブッシュ５３を、外筒５３ａと、その内側に配置した内筒５３ｂと、外筒５３ａおよび内筒５３ｂの相互を連結する弾性部材５３ｃとで構成する。

そしてこの実施形態でもまた、小径の弾性ブッシュ５２と連結ロッド５４と大径側の外筒５３ａを含む振動発生側部材と、その振動発生側部材に、大径側の弾性部材５３ｃによって連結された振動伝達側部材としての大径側の内筒５３ｂとのそれぞれに、一対の永久磁石５５，５６のそれぞれを、互いに対向する向きで設けるとともに、それらの永久磁石５５，５６のそれぞれの、互いに向き合う磁極を切り替える磁極切替手段５７を配設する。

このような防振装置５１においても、大径側の内筒５３ｂに図の背面側で連結した永久磁石５５と、連結ロッド５４の中心軸線上で大径側の外筒５３ａの外周側に連結した永久磁石５６とが、磁極切替手段５７による磁極の切替えに基いて、互いに反発するとともに引き寄せ合って、一対の永久磁石５５，５６による磁石ばねが、大径の弾性ブッシュ５３のばね定数の変化をもたらすので、共振現象を有効に抑制することができる。

以上に述べたところにおいて、振動発生側部材および振動伝達側部材の相互間に配設される先述の弾性部材は、ゴム材料からなるものとすることが好ましい。それにより、ゴム材料からなる弾性部材の内部抵抗等によって振動エネルギを効率的に吸収し、振動発生側からの振動を減衰して振動伝達側へ伝達される振動を抑制可能である。また、この弾性部材は非金属材料であることから、発生する騒音をも低減することができる。さらに、ゴム材料を使用することで車両に組み付ける際の、組付け誤差を吸収することが可能となり、しかも、場合によって発生し得る多方向からの入力に対しても、ゴム変形により柔軟な入力吸収が可能となって、効果的に振動を吸収することができる。

１ 防振装置
２ 筒状部材（振動伝達側部材）
３ コア部材（振動発生側部材）
４ 弾性部材
５，６ 永久磁石
５ａ，６ａ 対向面
７ プレート部材
８，１８，２８，３８ 磁極切替手段
１８ａ 歯車
１８ｂ 回転軸
２８ａ 往復駆動装置
２８ｂ 直線歯車
２８ｃ 回転軸
９，１０ 磁石保持部材
１１ 軸受部材
１２ アーム部材
１３ 棒状部材
１４ カバー部材
５１ 防振装置
５２ 小径の弾性ブッシュ
５２ａ 外筒
５２ｂ 内筒
５２ｃ 弾性部材
５３ 大径の弾性ブッシュ
５３ａ 外筒
５３ｂ 内筒
５３ｃ 弾性部材
５４ 連結ロッド
５５，５６ 永久磁石
５７ 磁極切替手段

Claims (5)

1. 振動の発生側に取り付けられる振動発生側部材と、振動の伝達側に取り付けられる振動伝達側部材と、前記振動発生側部材および振動伝達側部材の相互間に配設されて、該振動発生側部材と振動伝達側部材とを連結する弾性部材とを具える防振装置であって、
   前記振動発生側部材および前記振動伝達側部材のそれぞれに、一対の永久磁石のそれぞれを、互いに対向させて設けるとともに、前記一対の永久磁石のうちの一個以上の前記永久磁石を、該永久磁石と対をなす永久磁石への対向面に、異なる二つ以上の磁極を有するものとし、
   少なくとも一方の前記永久磁石を変位させることにより、前記一方の永久磁石の前記対向面に存在する磁極の、該磁極に向き合う他方の永久磁石の磁極に対する相対位置を変化させて、一対の永久磁石の、互いに向き合う磁極を切り替える磁極切替手段を配設してなることを特徴とする防振装置。
2. 少なくとも一方の前記永久磁石を、該永久磁石の前記対向面に直交する軸線の周りに回転変位可能とし、前記磁極切替手段を、回転変位可能とした前記永久磁石を前記軸線の周りに回転駆動するものとしてなる、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記磁極切替手段により回転駆動される前記永久磁石の回転変位量を規制するストッパ部材を設けてなる、請求項２に記載の防振装置。
4. 前記一対の永久磁石の相互を離隔および接近変位させる相対変位手段を設けてなる、請求項１〜３のいずれかに記載の防振装置。
5. 前記弾性部材がゴム材料からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の防振装置。

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