JP2015209964A - 車両の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造によって所望の防振性能を得ることが可能な制振構造の提供。
【解決手段】受振側圧電ゴム部材１１は、可振側圧電ゴム部材１０と上ブラケット６との間に配置され、可振側圧電ゴム部材１０と受振側圧電ゴム部材１１とは、上下方向に重なった状態で下ブラケット５と上ブラケット６との間に挟持される。可振側圧電ゴム部材１０は、上下方向の伸縮によって上下に分極し、圧縮時は、上面が正極となり、下面が負極となる。受振側圧電ゴム部材１１は、上面と下面とを電極とする電圧の印加によって上下方向に伸縮し、下面を負極とし上面を正極とする電圧の印加時は、上下方向に伸張する。可振側圧電ゴム部材１０の上面側は、受振側圧電ゴム部材１１の下面側と通電状態で接続され、可振側圧電ゴム部材１０の下面側は、受振側圧電ゴム部材１１の上面側と通電状態で接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制振構造に関する。

特許文献１には、フレーム本体のサイドフレーム上の複数ヶ所でインシュレータラバーを介してボディ本体を弾性支持するキャブマウント部構造が記載されている。

特開平６−３２９０４９号公報

特許文献１では、インシュレータラバーによってフレーム本体（可振部材）からボディ本体（受振部材）への振動の入力が抑制される。振動抑制効果は、インシュレータラバーのバネ定数に依存するため、このバネ定数を調整して設定することにより、所望の防振性能を得ることができる。

しかし、インシュレータラバーのバネ定数を過度に低く設定すると、インシュレータラバーの耐久性の低下や車両の操縦安定性の低下を招くため、これらの問題が生じない範囲内でバネ定数を設定しなければならず、特許文献１の構造では所望の防振性能を確保できない可能性がある。

そこで本発明は、簡単な構造によって所望の防振性能を得ることが可能な車両の制振構造の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、可振部材と受振部材との間に介在して可振部材から受振部材への振動の入力を抑制する車両の制振構造であって、圧電効果を発揮する板状の可振側圧電ゴム部材と、逆圧電効果を発揮する板状の受振側圧電ゴム部材とを備える。受振部材は、可振部材に固定的に支持される。

受振側圧電ゴム部材は、可振側圧電ゴム部材と受振部材との間に配置される。可振側圧電ゴム部材と受振側圧電ゴム部材とは、板厚方向に重なった状態で可振部材と受振部材との間に挟持される。

可振側圧電ゴム部材は、板厚方向の伸縮によって板厚方向の一端面側と他端面側とに分極する。圧縮時には、一端面側が正極となり、他端面側が負極となる。伸張時には、一端面側が負極となり、他端面側が正極となる。圧電効果によって発生する電圧は、可振側圧電ゴム部材に入力する圧力（加振力）の大きさに比例する。

受振側圧電ゴム部材は、板厚方向の一端面側と他端面側とを電極とする電圧の印加によって板厚方向に伸縮する。一端面側を負極とし他端面側を正極とする電圧の印加時には、受振側圧電ゴム部材が板厚方向に伸張する。一端面側を正極とし他端面側を負極とする電圧の印加時には、受振側圧電ゴム部材が板厚方向に短縮する。逆圧電効果によって発生する伸縮方向の内部圧力（加振力）は、受振側圧電ゴム部材に印加される電圧（電極の電荷量）に比例する。

可振側圧電ゴム部材の一端面側は、受振側圧電ゴム部材の一端面側と通電状態で接続される。また、可振側圧電ゴム部材の他端面側は、受振側圧電ゴム部材の他端面側と通電状態で接続される。

上記制振構造は、車体フレーム側の可振部材とキャブ側の受振部材との間に介在してキャブを下方から支持するキャブマウント構造であってもよい。

上記構成では、可振部材が振動すると、その加振力が可振側圧電ゴム部材に入力し、可振側圧電ゴム部材が板厚方向に伸縮し、圧電効果によって可振側圧電ゴム部材に分極が発生する。例えば、可振側圧電ゴム部材が板厚方向に圧縮すると、圧電効果によって、可振側圧電ゴム部材の一端面側が正極となり、他端面側が負極となる。可振側圧電ゴム部材の一端面側と他端面側とは、受振側圧電ゴム部材の一端面側と他端面側とにそれぞれ通電状態で接続されているので、受振側圧電ゴム部材には、その一端面側を負極とし、他端面側を正極とする電圧が印加される。係る電圧が印加された受振側ゴム部材は、逆圧電効果によって板厚方向に伸張する。すなわち、可振側圧電ゴム部材の短縮を打ち消すように受振側圧電ゴム部材が伸張する。反対に、可振側圧電ゴム部材が板厚方向に伸張すると、圧電効果によって、可振側圧電ゴム部材の一端面側が負極となり、他端面側が正極となる。可振側圧電ゴム部材の一端面側と他端面側とは、受振側圧電ゴム部材の一端面側と他端面側とにそれぞれ通電状態で接続されているので、受振側圧電ゴム部材には、その一端面側を正極とし、他端面側を負極とする電圧が印加される。係る電圧が印加された受振側ゴム部材は、逆圧電効果によって板厚方向に短縮する。すなわち、可振側圧電ゴム部材の伸張を打ち消すように受振側圧電ゴム部材が短縮する。また、圧電効果によって可振側圧電ゴム部材に発生する電圧は、可振側圧電ゴム部材に入力する加振力の大きさに比例し、逆圧電効果によって受振側圧電ゴム部材に発生する加振力は、受振側圧電ゴム部材に印加される電圧に比例する。このため、可振側圧電ゴム部材に入力する加振力に対し、位相が反転した加振力が受振側圧電ゴム部材に発生し、可振部材から可振側圧電ゴム部材に入力する加振力が受振側圧電ゴム部材の加振力によって相殺され、可振部材から受振部材への振動の入力が抑制される。従って、可振部材と受振部材との間に２つの圧電ゴム部材を介在させ、両者を通電させるという簡単な構造によって、所望の防振性能を得ることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様の制振構造であって、弾性緩衝部材をさらに備える。弾性緩衝部材は、可振側圧電ゴム部材と可振部材との間に配置され、可振側圧電ゴム部材及び受振側圧電ゴム部材とともに可振部材と受振部材との間に挟持される。

上記構成では、可振部材と可振側圧電ゴム部材との間に弾性緩衝部材を介在させているので、可振部材から可振側圧電ゴム部材へ入力する振動が弾性緩衝部材の緩衝によって安定し、可振側圧電ゴム部材による圧電効果も安定する。従って、可振側圧電ゴム部材及び受振側圧ゴム部材を確実に機能させて、防振性能を向上させることができる。

本発明によれば、簡単な構造によって所望の防振性能を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るキャブマウント構造を示す側面図である。 図１の要部拡大図である。 可振側圧電ゴム部材に入力する加振力と、可振側圧電ゴム部材から受振側圧電ゴム部材に出力される電荷量と、受振側圧電ゴム部材で発生する加振力との関係を、経時的に示す図である。 キャブマウント構造の他の例を示す要部拡大図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。

本実施形態の車両１は、ラダーフレーム構造を有する小型商用車（Light Commercial Vehicle）であり、車体フレーム２によってキャブ３が支持される。なお、車両１は、ラダーフレーム構造を有する小型商用車に限定されず、本発明の制振構造は、様々な車両に適用可能である。

図１に示すように、車体フレーム２には下ブラケット（可振部材）５が固定され、キャブ３には上ブラケット（受振部材）６が固定され、下ブラケット５と上ブラケット６との間にはキャブマウント構造（制振構造）４が介在する。キャブマウント構造４は、キャブ３を下方から支持するとともに、車体フレーム２からキャブ３への振動（エンジンの振動や路面からの振動など）の入力を抑制する。

キャブマウント構造４は、可振側圧電ゴム部材１０と、受振側圧電ゴム部材１１と、電気接続線１２と、上インシュレータ１３と、下インシュレータ１４と、ボルト１５及びナット１６とを備える。

可振側圧電ゴム部材１０と受振側圧電ゴム部材１１とは、両者の外径同士が略等しい円板形状であり、可振側圧電ゴム部材１０が下ブラケット５側（下側）に受振側圧電ゴム部材１１が上ブラケット６側（上側）に配置されて、板厚方向（上下方向）に重なる。

上インシュレータ１３は、円筒状の弾性緩衝部材１７と、弾性緩衝部材１７の上端及び下端にそれぞれ固定された上下のリテーナ１８，１９とを有する。下インシュレータ１４は、円筒状の弾性緩衝部材２０と、弾性緩衝部材２０の下端に固定されたリテーナ２１とを有する。弾性緩衝部材１７，２１は、所望のバネ定数を有する弾性材（例えば合成ゴム）によって形成されている。

受振側圧電ゴム部材１１と可振側圧電ゴム部材１０と上インシュレータ１３とは、上下方向に重なった状態で下ブラケット５と上ブラケット６との間に配置され、下インシュレータ１４は、下ブラケット５の下側に配置される。ボルト１５は、上ブラケット６から受振側圧電ゴム部材１１、可振側圧電ゴム部材１０、上インシュレータ１３、下ブラケット５及び下インシュレータ１４を挿通する。ナット１６は、下インシュレータ１４から突出するボルト１５の下端部に螺合し、ボルト１５に対してナット１６を締め付けることにより、これらの部材が締結固定される。これにより、受振側圧電ゴム部材１１は、可振側圧電ゴム部材１０と上ブラケット６との間に配置され、可振側圧電ゴム部材１０と受振側圧電ゴム部材１１とは、板厚方向に重なった状態で下ブラケット５と上ブラケット６との間に挟持される。また、上インシュレータ１３の弾性緩衝部材１７は、可振側圧電ゴム部材１０と下ブラケット５との間に配置され、可振側圧電ゴム部材１０及び受振側圧電ゴム部材１１とともに下ブラケット５と上ブラケット６との間に挟持される。

可振側圧電ゴム部材１０及び受振側圧電ゴム部材１１は、所望のバネ定数を有するとともに、圧電効果及び逆圧電効果を発揮する圧電ゴムによって形成されている。圧電ゴムとは、ゴム材料中に圧電粒子（例えばセラミックスの粒子）を混合し、高電場を印加（分極処理）して圧電性能を付与した弾性圧電材料である。圧電効果とは、圧電材料に圧力を加えることによって、圧力に比例した分極（表面電荷）が現れる現象であり、逆圧電効果とは、圧電材料に電界（電圧）を印加することによって、圧電材料自体が変形する現象である。本実施形態において、可振側圧電ゴム部材１０は、圧電効果を発揮することにより、入力する圧力（加振力）に応じて分極するセンサ（発電する部材）として機能する。一方、受振側圧電ゴム部材１１は、逆圧電効果を発揮することにより、印加された電圧に応じて変形（振動）するアクチュエータとして機能する。

可振側圧電ゴム部材１０は、上下方向（板厚方向）の伸縮によって上面側と下面側とに分極する。本実施形態の可振側圧電ゴム部材１０は、圧縮時には、上面側（板厚方向の一端面側）が正極となり、下面側（板厚方向の他端面側）が負極となるように（換言すると、伸張時には、上面側が負極となり、下面面側が正極となるように）配置されている。圧電効果によって発生する電圧は、可振側圧電ゴム部材１０に入力する圧力（加振力）の大きさに比例する。

受振側圧電ゴム部材１１は、上面側と下面側とを電極とする電圧の印加によって上下方向（板厚方向）に伸縮する。本実施形態の受振側圧電ゴム部材１１は、下面側（板厚方向の一端面側）を負極とし上面側（板厚方向の他端面側）を正極とする電圧の印加時に、上下方向に伸張する（換言すると、下面側を正極とし上面側を負極とする電圧の印加時に、上下方向に短縮する）ように配置されている。逆圧電効果によって発生する伸縮方向の内部圧力（加振力）は、受振側圧電ゴム部材１１に印加される電圧（電荷量）に比例する。

図２に示すように、可振側圧電ゴム部材１０の上面と下面とには、薄板状の電極（可振側第１電極２２と可振側第２電極２３）がそれぞれ固着され、可振側第２電極２３の下面は、絶縁層２４によって覆われている。同様に、受振側圧電ゴム部材１１の上面と下面とには、薄板状の電極（受振側第２電極２６と受振側第１電極２５）がそれぞれ固着され、受振側第２電極２６の上面は、絶縁層２７によって覆われている。

可振側圧電ゴム部材１０と受振側圧電ゴム部材１１とは、可振側第１電極２２の上面と受振側第１電極２５の下面とが面接触した状態で重なり、これにより、可振側圧電ゴム部材の上面側と受振側圧電ゴム部材の下面側とが通電状態で接続される。また、電気接続線１２は、可振側第２電極２３（可振側圧電ゴム部材１０の下面側）と受振側第２電極２６（受振側圧電ゴム部材１１の上面側）とを通電状態で接続する。

次に、本実施形態の作用について説明する。

エンジンの振動や路面からの振動が車体フレーム２に入力し、下ブラケット５が振動すると、その加振力が上インシュレータ１３を介して可振側圧電ゴム部材１０に入力し、可振側圧電ゴム部材１０が上下方向に伸縮し、圧電効果によって可振側圧電ゴム部材１０に分極が発生する。

例えば、可振側圧電ゴム部材１０が上下方向に圧縮すると、圧電効果によって、上面の可振側第１電極２２が正極となり、下面の可振側第２電極２３が負極となる。可振側第１電極２２は受振側第１電極２５に通電状態で接続され、可振側第２電極２３は受振側第２電極２６に通電状態で接続されているので、受振側圧電ゴム部材１１には、下面の受振側第１電極２５を負極とし、上面の受信側第２電極２６を正極とする電圧が印加される。係る電圧が印加された受振側ゴム部材１１は、逆圧電効果によって上下方向に伸張する。すなわち、可振側圧電ゴム部材１０の短縮を打ち消すように受振側圧電ゴム部材１１が伸張する。

反対に、可振側圧電ゴム部材１０が上下方向に伸張すると、圧電効果によって、上面の可振側第１電極２２が負極となり、下面の可振側第２電極２３が正極となる。可振側第１電極２２は受振側第１電極２５に通電状態で接続され、可振側第２電極２３は受振側第２電極２６に通電状態で接続されているので、受振側圧電ゴム部材１１には、下面の受信側第１電極２５を正極とし、上面の受信側第２電極２６を負極とする電圧が印加される。係る電圧が印加された受振側ゴム部材１１は、逆圧電効果によって上下方向に短縮する。すなわち、可振側圧電ゴム部材１０の伸張を打ち消すように受振側圧電ゴム部材１１が短縮する。

また、圧電効果によって可振側圧電ゴム部材１０に発生する電圧（受振側圧電ゴム部材１１へ出力する電荷量）は、可振側圧電ゴム部材１０に入力する加振力の大きさに比例し、逆圧電効果によって受振側圧電ゴム部材１１に発生する加振力は、受振側圧電ゴム部材１１に印加される電圧（可振側圧電ゴム部材１０から入力する電荷量）に比例する。

このため、図３に示すように、車体フレーム２から可振側圧電ゴム部材１０に入力する加振力（図３に実線で示す）に対し、位相が反転した加振力（図３に１点鎖線で示す）が受振側圧電ゴム部材１１に発生し、車体フレーム２から可振側圧電ゴム部材１０に入力する加振力が受振側圧電ゴム部材１１の加振力によって相殺され（相殺後の加振力を図３に２点鎖線で示す）、車体フレーム２（下ブラケット５）からキャブ３（上ブラケット６）に入力する加振力が低減し、キャブ３への振動の入力が抑制される。なお、図３において、正の加振力は圧縮力を示し、負の加振力は伸張力を示す。また、図３に示す破線は、可振側圧電ゴム部材１０（可振側第１電極２２）から受振側圧電ゴム部材１１（受振側第１電極２５）へ出力される電荷量（クーロン）である。

以上説明したように、本実施形態によれば、下ブラケット５と上ブラケット６との間に２枚の圧電ゴム部材１０，１１を介在させ、両者を通電させるという簡単な構造によって、所望の防振性能を得ることができる。

また、下ブラケット５と可振側圧電ゴム部材１０との間に弾性緩衝部材１７を介在させているので、下ブラケット５から可振側圧電ゴム部材１０へ入力する振動が弾性緩衝部材１７の緩衝によって安定し、可振側圧電ゴム部材１０による圧電効果も安定する。従って、可振側圧電ゴム部材１０及び受振側圧ゴム部材１１を確実に機能させて、防振性能を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、可振側第２電極２４と受振側第１電極２５とがそれぞれ下面となるように可振側圧電ゴム部材１０と受振側圧電ゴム部材１１とを配置したが、この状態から可振側圧電ゴム部材１０及び受振側圧電ゴム部材１１の一方又は双方の上下を反転させてもよい。なお、可振側第１電極２２と受振側第２電極２６とが重なる場合（図４に示す）、及び可振側第２電極２３と受振側第１電極２５とが重なる場合には、対向する電極２２，２６間に絶縁層２７を介在させる。また、上記実施形態と同様に可振側第２電極２３と受振側第２電極２６とを電気接続線１２によって通電状態で接続するとともに、可振側第１電極２２と受振側第１電極２５とを他の電気接続線２９によって通電状態で接続する。

また、上記実施形態では、キャブマウント構造４を例示して説明したが、本発明は、可振側部材によって受振側部材を支持する様々な構造に適用可能である。

本発明は、可振側部材によって受振側部材を支持する制振構造として様々な車両に適用可能である。

１ 車両
２ 車体フレーム
３ キャブ
４ キャブマウント構造（制振構造）
５ 下ブラケット（可振部材）
６ 上ブラケット（受振部材）
１０ 可振側圧電ゴム部材
１１ 受振側圧電ゴム部材
１２，２９ 電機接続線
１３ 上インシュレータ
１４ 下インシュレータ
１５ ボルト
１６ ナット
１７，２０ 弾性緩衝部材
１８，１９，２１ リテーナ
２２ 可振側第１電極
２３ 可振側第２電極
２４，２７，２８ 絶縁層
２５ 受振側第１電極
２６ 受振側第２電極

Claims (2)

1. 可振部材に固定的に支持される受振部材と前記可振部材との間に介在して前記可振部材から前記受振部材への振動の入力を抑制する車両の制振構造であって、
   板状の可振側圧電ゴム部材と、
   前記可振側圧電ゴム部材と前記受振部材との間に配置される板状の受振側圧電ゴム部材とを備え、
   前記可振側圧電ゴム部材と前記受振側圧電ゴム部材とは、板厚方向に重なった状態で前記可振部材と前記受振部材との間に挟持され、
   前記可振側圧電ゴム部材は、前記板厚方向の圧縮によって前記板厚方向の一端面側が正極に他端面側が負極に分極し、前記板厚方向の伸張によって前記一端面側が負極に前記他端面側が正極に分極し、
   前記受振側圧電ゴム部材は、板厚方向の一端面側を負極とし他端面側を正極とする電圧の印加によって前記板厚方向に伸張し、前記一端面側を正極とし前記他端面側を負極とする電圧の印加によって前記板厚方向に短縮し、
   前記可振側圧電ゴム部材の前記一端面側は、前記受振側圧電ゴム部材の前記一端面側と通電状態で接続され、前記可振側圧電ゴム部材の前記他端面側は、前記受振側圧電ゴム部材の前記他端面側と通電状態で接続される
   ことを特徴とする車両の制振構造。
2. 請求項１に記載の車両の制振構造であって、
   前記可振側圧電ゴム部材と前記可振部材との間に配置され、前記可振側圧電ゴム部材及び前記受振側圧電ゴム部材とともに前記可振部材と前記受振部材との間に挟持される弾性緩衝部材を備える
   ことを特徴とする車両の制振構造。

Images