JP2015230059A - ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】構成を簡素化の図ることが可能なダイナミックダンパを得る。
【解決手段】ダイナミックダンパ１００は、錘部１０と、制振対象物５０と錘部との間に設けられたコイルバネ２０と、コイルバネの形状に対応する形状を有する溝３１Ｇが内周面に設けられ、コイルバネの一部が溝内に位置するようにコイルバネを内側に配置する筒状部３１と、コイルバネと筒状部とを相対的に回転させる回転駆動機構４０と、を備える。コイルバネのうちの錘部が設けられている側の部分は、筒状部３１から突出している。回転駆動機構４０は、コイルバネと筒状部とを相対的に回転させることによって、コイルバネの筒状部からの突出量を増減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、制振対象物の振動が周囲へ伝達することを抑制するダイナミックダンパに関する。

特開２００７−３０３６１０号公報（特許文献１）に開示されているように、制振対象物の振動が周囲へ伝達することを抑制するダイナミックダンパ（動吸振器ともいう）が知られている。同公報に開示されたダイナミックダンパは、一対のコイルバネと、これらの一対のコイルバネの間に配置された錘とを備えている。このダイナミックダンパは、一対のコイルバネのストローク可能範囲を調整することによって、ばね定数（固有振動周波数）を調整し、制振対象物の振動周波数の変動に追従している。

特開２００７−３０３６１０号公報

特開２００７−３０３６１０号公報（特許文献１）に開示されたダイナミックダンパは、錘および一対のコイルバネに加えて、コイルバネの中心軸に沿って長く延びるように設けられたシャフトや、シャフトの端部に設けられたスライダーといった、複数の構成要素を備えている。同公報に開示された思想、すなわち、錘および一対のコイルバネを含む振動系を実現するためには、比較的に大きい若しくは長い複数の部品を導入しなければならず、同公報に開示された思想においては部品点数を減らして構成の簡素化を図ることも容易ではない。

本発明は、構成を簡素化し、部品点数の削減を図ることが可能な構成を備えたダイナミックダンパを提供することを目的とする。

本発明に基づくダイナミックダンパは、錘部と、制振対象物と上記錘部との間に設けられたコイルバネと、上記コイルバネの形状に対応する形状を有する溝が内周面に設けられ、上記コイルバネの一部が上記溝内に位置するように上記コイルバネを内側に配置する筒状部と、上記コイルバネと上記筒状部とを相対的に回転させる回転駆動機構と、を備え、上記コイルバネのうちの上記錘部が設けられている側の部分は、上記筒状部から突出しており、上記回転駆動機構は、上記コイルバネと上記筒状部とを相対的に回転させることによって、上記コイルバネの上記筒状部からの突出量を増減させる。

好ましくは、上記回転駆動機構は、上記制振対象物に固定された上記筒状部に対して、歯車機構を介して上記コイルバネを回転させる。

好ましくは、上記錘部の周囲に配置され、上記錘部を案内するガイドをさらに備える。

上記の構成によれば、構成を簡素化し、部品点数の削減を図ることができる。

実施の形態１におけるダイナミックダンパを示す断面図である。 実施の形態１におけるダイナミックダンパに備えられる回転駆動機構を示す斜視図である。 実施の形態１におけるダイナミックダンパを示す他の断面図である。 実施の形態１の変形例におけるダイナミックダンパの一部を示す断面図である。 実施の形態２におけるダイナミックダンパを示す断面図である。

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
図１〜図３を参照して、実施の形態１におけるダイナミックダンパ１００について説明する。図１は、ダイナミックダンパ１００を示す断面図である。図１においては、コイルバネ２０が、振動可能な部分の長さとして、長さＬ１を有している状態が示されている。図２は、ダイナミックダンパ１００に備えられる回転駆動機構４０を示す斜視図である。図３は、ダイナミックダンパ１００を示す他の断面図である。図３においては、コイルバネ２０が、振動可動な部分の長さとして、長さＬ２を有している状態が示されている。詳細は後述されるが、長さＬ２は、長さＬ１（図１）よりも長い。

図１に示すように、ダイナミックダンパ１００は、エンジンまたはエンジンを支持する部材などの、振動を発生する部材（以下、制振対象物５０という）の表面に固定される。説明の便宜上、図１に示すダイナミックダンパ１００は、制振対象物５０の表面から重力方向の真上に向かって延びるように設けられる。ダイナミックダンパ１００は、どのような向きまたは姿勢で設けられていてもよい。

たとえば、ダイナミックダンパ１００は、水平方向に延びるように設けられていてもよく、重力方向の下向き延びるように設けられていてもよい。好ましくは、ダイナミックダンパ１００（錘部１０およびコイルバネ２０）が、制振対象物５０の振動方向に忠実に沿って振動可能に構成されていることが好ましい。これらの点については、後述する変形例（図４）および実施の形態２（図５）についてもあてはまることである。

本実施の形態のダイナミックダンパ１００は、錘部１０、コイルバネ２０、支持体３０、および回転駆動機構４０を備える。錘部１０は、コイルバネ２０の一端部（上端部）に固着される。コイルバネ２０は、錘部１０と制振対象物５０との間に位置する。コイルバネ２０の一部、すなわち、コイルバネ２０のうちの錘部１０が固着されている側とは反対側の部分は、支持体３０の筒状部３１の内側に配置される。コイルバネ２０の自立した状態は、支持体３０を介して制振対象物５０によって保持される。

支持体３０は、円筒状の内周面を有する筒状部３１と、筒状部３１を制振対象物５０の表面に固定する収容部３２とを含む。支持体３０は、金属製の部材から構成されることが好ましい。筒状部３１の内周面には、溝３１Ｇが設けられる。溝３１Ｇは、コイルバネ２０の形状に対応する形状（略らせん形状）を有する。コイルバネ２０の一部は、溝３１Ｇ内に位置している。コイルバネ２０と筒状部３１（溝３１Ｇ）との関係は、雄ネジと雌ネジとの関係に類似している。支持体３０の収容部３２は、箱状の形状を有し、回転駆動機構４０を収容している。収容部３２の底面部３３は、制振対象物５０の表面に固着されている。

図１および図２に示すように、回転駆動機構４０は、ステッピングモーター４１、ウォームギア４２、ウォームホイール４３および支持軸４４を含む。ステッピングモーター４１は、図示しない制御装置によって駆動制御され、ウォームギア４２を矢印ＡＲ１方向およびその反対方向に回転させる。ウォームギア４２（ねじ歯車ともいう）は、ウォームホイール４３（はすば歯車ともいう）を矢印ＡＲ２方向およびその反対方向に回転させる。

ウォームホイール４３は、凹凸状の内周面形状を有する穴部４３Ｈを有する。支持軸４４は、穴部４３Ｈ内に摺動自在に嵌め込まれる（図２中の矢印ＤＲ参照）。ウォームホイール４３の回転は、支持軸４４に伝達される。支持軸４４の端部は、コイルバネ２０の下端部２１（図１）に固着される。ステッピングモーター４１の出力は、ウォームギア４２、ウォームホイール４３および支持軸４４を通して、コイルバネ２０に伝達される。

本実施の形態では、ウォームギア４２およびウォームホイール４３が「歯車機構」を構成しており、回転駆動機構４０は、コイルバネ２０と筒状部３１とを相対的に回転させることができる。回転駆動機構４０は、制振対象物５０に固定された支持体３０（筒状部３１）に対して、歯車機構を介してコイルバネ２０を回転させることができる。

コイルバネ２０のうちの錘部１０が設けられている側の部分は、筒状部３１の開口端から図１紙面の上側に向かって突出している。コイルバネ２０と筒状部３１に設けられた溝３１Ｇとは相互に嵌合（螺合）しており、コイルバネ２０の回転運動は、当該嵌合によってコイルバネ２０の直線運動に変換される。この際、コイルバネ２０の回転中心に位置する下端部２１と支持軸４４も直線運動し、支持軸４４はウォームホイール４３に対し相対移動する。回転駆動機構４０は、コイルバネ２０と筒状部３１とを相対的に回転させることによって（本実施の形態ではコイルバネ２０を筒状部３１に対して回転させることによって）、コイルバネ２０の筒状部３１からの突出量を増減させることができる。

図１および図３を参照して、コイルバネ２０が筒状部３１から抜き出る方向に移動すると（矢印ＡＲ３参照）、コイルバネ２０の振動可能な部分の長さが長くなり（長さＬ１→長さＬ２）、コイルバネ２０と錘部１０とを含む振動体の固有振動数が低くなる。すなわち、ばね定数が小さくなる。これとは逆に、コイルバネ２０が筒状部３１に入り込む方向に移動すると、コイルバネ２０の振動可能な部分の長さが短くなり（長さＬ２→長さＬ１）、コイルバネ２０と錘部１０とを含む振動体の固有振動数が高くなる。すなわち、ばね定数が大きくなる。

このような構成を有するダイナミックダンパ１００においては、回転駆動機構４０（ステッピングモーター４１）が、図示しない制御装置によって駆動制御される。制御装置は、制振対象物５０の振動振幅、振動速度および振動加速度のうちのいずれか一つ以上を図示しないセンサ手段を用いて検出し、検出値が最小になるように、回転駆動機構４０を介してコイルバネ２０の振動可能な部分の長さを調整する。当該調整によって、コイルバネ２０と錘部１０とを含む振動体の固有振動数は、制振対象物５０の振動に対して反共振特性を示すこととなる。制振対象物５０の振動が周囲へ伝達することは、コイルバネ２０と錘部１０とを含む振動体の反共振特性によって抑制されることが可能となる。

冒頭で述べたように、特開２００７−３０３６１０号公報（特許文献１）に開示されたダイナミックダンパは、錘および一対のコイルバネに加えて、コイルバネの中心軸に沿って長く延びるように設けられたシャフトや、シャフトの端部に設けられたスライダーといった、複数の構成要素を備えている。

これに対して本実施の形態のダイナミックダンパ１００は、上記公報におけるシャフト（コイルバネの中心軸に沿って長く延びるように設けられた）や、上記公報におけるスライダー（シャフトの端部に設けられたスライダー）は備えていない。したがって、本実施の形態のダイナミックダンパ１００は、上記公報で開示された思想に比べて、構成を簡素化し、部品点数の削減を図ることが可能であると言える。

［実施の形態１の変形例］
図４は、実施の形態１の変形例におけるダイナミックダンパ１０１の一部を示す断面図である。図４に示すように、変形例では、錘部１０の周囲に、錘部１０の移動を案内するガイド６０が設けられる。ガイド６０は、たとえば支持体３０に固定されることができる。当該構成によれば、錘部１０が振動方向を、制振対象物の振動方向に忠実に沿わせることが可能となり、より高い制振効果を期待できる。

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２におけるダイナミックダンパ１０２を示す断面図である。上述の実施の形態１では、回転駆動機構４０は、制振対象物５０に固定された支持体３０（筒状部３１）に対して、歯車機構を介してコイルバネ２０を回転させる。本実施の形態では、制振対象物５０に固定されたコイルバネ２０に対して、筒状部３１を回転させるという思想が適用される。以下、具体的に説明する。

本実施の形態のダイナミックダンパ１０２は、錘部１０、コイルバネ２０、支持体３０Ａおよび回転駆動機構４０Ａを備える。錘部１０は、コイルバネ２０の一端部（上端部）に固着される。コイルバネ２０は、錘部１０と制振対象物５０との間に位置する。コイルバネ２０の一部、すなわち、コイルバネ２０のうちの錘部１０が固着されている側とは反対側の部分、すなわち下端部２１は、支持体３０Ａの筒状部３１の内側に配置される。なお、本実施の形態においては、下端部２１は必ずしもコイルバネ２０の回転中心に位置する必要はない。

支持体３０Ａは、円筒状の内周面を有する筒状部３１と、制振対象物５０の表面に固定された収容部３２とを含む。本実施の形態では、筒状部３１の下端部３１Ｔが、収容部３２の内側に配置されている。筒状部３１の下端部３１Ｔの外周面と、収容部３２の内周面３２Ｓとは、互いに摺動可能に構成されている。コイルバネ２０の下端部２１は、収容部３２の底面部３３に固定されており、コイルバネ２０の自立した状態は、支持体３０Ａの収容部３２を介して制振対象物５０によって保持される。

筒状部３１の内周面には、溝３１Ｇが設けられる。溝３１Ｇは、コイルバネ２０の形状に対応する形状（略らせん形状）を有する。コイルバネ２０の一部は、溝３１Ｇ内に位置している。筒状部３１の外周面には、回転駆動機構４０Ａのウォームホイール４３に螺合する歯車３１Ｆが設けられている。

本実施の形態の回転駆動機構４０Ａは、ステッピングモーター４１、ウォームギア４２、ウォームホイール４３、台座４６および軸４７を含む。ウォームホイール４３は、軸４７および台座４６を介して制振対象物５０に保持されている。ステッピングモーター４１は、図示しない制御装置によって駆動制御され、ウォームギア４２を矢印ＤＲ１方向およびその反対方向に回転させる。ウォームギア４２は、ウォームホイール４３を矢印ＤＲ２方向およびその反対方向に回転させる。

上述の通り、ウォームホイール４３は、筒状部３１の外周面に設けられた歯車３１Ｆに螺合している。ウォームホイール４３の回転は、筒状部３１に伝達される。すなわち、ステッピングモーター４１の出力は、ウォームギア４２、ウォームホイール４３を介して筒状部３１に伝達される。

ウォームギア４２およびウォームホイール４３は、「歯車機構」を構成しており、回転駆動機構４０Ａは、コイルバネ２０と筒状部３１とを相対的に回転させることができる。回転駆動機構４０Ａは、制振対象物５０に固定されたコイルバネ２０に対して、歯車機構を介して筒状部３１を回転させることができる（矢印ＤＲ３）。

コイルバネ２０のうちの錘部１０が設けられている側の部分は、筒状部３１の開口端から図５紙面の上側に向かって突出している。コイルバネ２０と筒状部３１に設けられた溝３１Ｇとは相互に嵌合（螺合）しており、筒状部３１の回転運動は、当該嵌合によって筒状部３１の直線運動に変換される（矢印ＤＲ４）。回転駆動機構４０は、コイルバネ２０と筒状部３１とを相対的に回転させることによって（本実施の形態では筒状部３１をコイルバネ２０に対して回転させることによって）、コイルバネ２０の筒状部３１からの突出量を増減させることができる。

本実施の形態のダイナミックダンパ１０２も、特開２００７−３０３６１０号公報（特許文献１）におけるシャフト（コイルバネの中心軸に沿って長く延びるように設けられた）や、上記公報におけるスライダー（シャフトの端部に設けられたスライダー）は備えていない。したがって、本実施の形態のダイナミックダンパ１０２も、上記公報で開示された思想に比べて、構成を簡素化し、部品点数の削減を図ることが可能であると言える。

以上、本発明に基づいた実施の形態および変形例について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 錘部、２０ コイルバネ、２１，３１Ｔ 下端部、３０，３０Ａ 支持体、３１ 筒状部、３１Ｆ 歯車、３１Ｇ 溝、３２ 収容部、３２Ｓ 内周面、３３ 底面部、４０，４０Ａ 回転駆動機構、４１ ステッピングモーター、４２ ウォームギア、４３ ウォームホイール、４３Ｈ 穴部、４４ 支持軸、４６ 台座、４７ 軸、５０ 制振対象物、６０ ガイド、１００，１０１，１０２ ダイナミックダンパ、ＡＲ３，ＤＲ，ＤＲ３，ＤＲ４ 矢印、Ｌ１，Ｌ２ 長さ。

Claims (3)

1. 錘部と、
   制振対象物と前記錘部との間に設けられたコイルバネと、
   前記コイルバネの形状に対応する形状を有する溝が内周面に設けられ、前記コイルバネの一部が前記溝内に位置するように前記コイルバネを内側に配置する筒状部と、
   前記コイルバネと前記筒状部とを相対的に回転させる回転駆動機構と、を備え、
   前記コイルバネのうちの前記錘部が設けられている側の部分は、前記筒状部から突出しており、
   前記回転駆動機構は、前記コイルバネと前記筒状部とを相対的に回転させることによって、前記コイルバネの前記筒状部からの突出量を増減させる、
   ダイナミックダンパ。
2. 前記回転駆動機構は、前記制振対象物に固定された前記筒状部に対して、歯車機構を介して前記コイルバネを回転させる、
   請求項１に記載のダイナミックダンパ。
3. 前記錘部の周囲に配置され、前記錘部を案内するガイドをさらに備える、
   請求項１または２に記載のダイナミックダンパ。

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