JP2018069948A - ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 車両における搭載スペースの確保が可能なダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】 ダイナミックダンパ１が、車両の前後方向に沿って配置されるとともに基端側が車体Ｂに回転自在に連結されて先端側が車輪（後輪ＲＷ）を上下動可能に支持するトレーリングアーム３の車輪支持箇所である車輪取付部３０よりも先端側へ突出するように設けられた延設部６と、弾性支持された状態で延設部６を介してトレーリングアーム３に取り付けられた錘７とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ダイナミックダンパに関する。

従来、車両のばね下振動を抑制するのにダイナミックダンパを利用することがある。このようなダイナミックダンパは、例えば、車輪を上下動可能に支持するアームに取り付けられており、所定の質量を有する錘と、錘とアームとの間に介装されるばね要素とを備える（例えば、特許文献１）。当該ダイナミックダンパでは、錘の慣性力を反力として与えてばね下部材の振動を抑制するので、当該抑制力の反力がばね上部材に伝わらず、車両の乗り心地を良好にできる。

特開平６−１４３９６６号公報

特開平６−１４３９６６号公報の図１には、ダイナミックダンパがアッパーアームの上側に取り付けられた形態が開示されている。しかしながら、車両における空間的な制約から、このようにダイナミックダンパを取り付けるのは難しいのが実情であり、実現するのが困難である。

なぜなら、アームには、元々、車両走行時における路面からの衝撃が車体に伝わるのを抑制するのを目的として、懸架ばね、ダンパ、アクチュエータ等が取り付けられており、アームと車体との間にはそれほど大きな空きスペースが残されていない。その上、制振に必要な質量確保の観点からダイナミックダンパの錘の小型化には限界があるとともに、錘の振動スペースをも確保しなければならず、ダイナミックダンパの小型化が難しい。そうかといって、ダイナミックダンパの搭載スペースを確保するのに車両の大幅な設計変更をするのは現実的でないためである。

そこで、本発明は、搭載スペースの確保が可能なダイナミックダンパの提供を目的とする。

上記課題を解決するダイナミックダンパは、車両の前後方向に沿って配置されて車輪を上下動可能に支持するアームの車輪支持箇所よりも先端側へ突出するように設けられた延設部と、弾性支持された状態で前記延設部を介して前記アームに取り付けられた錘とを備える。当該構成によれば、従来、車両において空きスペースとなっていた空間を利用してダイナミックダンパを取り付けられる。

前記ダイナミックダンパが前記延設部と前記錘との間に介装されるばね要素を備えるとしてもよい。そして、当該ダイナミックダンパでは、前記錘が前記ばね要素で弾性支持され、前記ばね要素が前記延設部における前記アームの前記車輪支持箇所よりも先端側へ突出する部分に連結されているとよい。当該構成によれば、レバー比が１より大きくなる部分にばね要素を介して錘を連結できるので、錘を小型化してダイナミックダンパを小型化できる。よって、ダイナミックダンパの搭載スペースの確保が容易であり、搭載性を向上できる。さらに、上記構成によれば、錘を取り付ける部分のレバー比を大きくし易いので、ダイナミックダンパの小型化が容易である。

また、前記ダイナミックダンパの前記延設部が板ばねであり、前記アームにおける前記車輪支持箇所かそれよりも先端側に連結されていて、前記錘が前記板ばねで弾性支持されているとしてもよい。当該構成によれば、レバー比が１以上になる部分にばね要素として機能する延設部を介して錘を連結できるので、錘を小型化してダイナミックダンパを小型化できる。よって、ダイナミックダンパの搭載スペースの確保が容易であり、搭載性を向上できる。さらに、上記構成によれば、ダイナミックダンパのばね要素として板ばねを利用しているので、ダイナミックダンパの構成を簡易にでき、ダイナミックダンパの小型化が容易である。

本発明のダイナミックダンパによれば、搭載スペースを確保できる。

本発明の第一の実施の形態に係るダイナミックダンパを備えた車両を簡略的に示した斜視図である。 （ａ）は、本発明の一実施の形態に係るダイナミックダンパの取付状態を模式的に示した側面図である。（ｂ）は、（ａ）を上側から見た状態を模式的に示した平面図である。 本発明の一実施の形態に係るダイナミックダンパを設けた懸架装置の振動モデルを示す概念図である。 本発明の一実施の形態に係るダイナミックダンパの変形例を示し、当該変形例に係るダイナミックダンパの取付状態を模式的に示した側面図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るダイナミックダンパ１は、四輪自動車等の車両Ｖに利用されている。車両Ｖについての詳細な説明を省略するが、車両Ｖは、車体Ｂと、車体Ｂ前部の左右下側に配置される一対の前輪ＦＷ，ＦＷと、車体Ｂ後部の左右下側に配置される一対の後輪ＲＷ，ＲＷとを備える。図１に示す車両Ｖでは、左右の後輪ＲＷ，ＲＷの上下方向の振動をダイナミックダンパ１で抑制できるようになっている。

左右の後輪ＲＷ，ＲＷを支持して車体Ｂに連結する図１に示す懸架装置Ｓは、トーションビームアクスル式サスペンションであり、左右の後輪ＲＷ，ＲＷの車軸を連結するアクスルビームと称されるビーム２と、車体Ｂの左右に配置されてビーム２の両端に剛接合される一対のトレーリングアーム３，３とを有する。

ビーム２は、車体Ｂの左右へ延びるように車幅方向に沿って配置され、一対のトレーリングアーム３，３の中間部を連結する。つまり、ビーム２は、トレーリングアーム３を介して後輪ＲＷの車軸に連結されている。トレーリングアーム３は、車体Ｂの前後へ延びるように車体前後方向に沿って配置され、前側の端部（前端）が車体Ｂに回転自在に連結されて、後側が上下に揺動する。

当該トレーリングアーム３の後端部に後輪ＲＷの車軸を回転自在に支持する車輪取付部３０（図２）が設けられており、車両Ｖが凹凸のある路面を走行すると、トレーリングアーム３が上下に揺動して後輪ＲＷが車体Ｂに対して上下に移動する。

また、一対のトレーリングアーム３の後端部と車体Ｂとの間には、それぞれ懸架ばね４とアクチュエータ５が介装されている。さらに、一対のトレーリングアーム３，３の後端部に、それぞれダイナミックダンパ１が取り付けられている。

懸架ばね４は、コイルばねであり、圧縮量に応じた弾性力を発揮する。当該懸架ばね４の弾性力は、車体Ｂを押し上げる方向へ作用する。このため、懸架ばね４で車体Ｂを弾性支持できる。車両Ｖにおいて、懸架ばね４で支持される車体Ｂ等を含む部材がばね上部材Ｕであり、懸架ばね４にぶら下がる後輪ＲＷ、トレーリングアーム３、ビーム２等を含む部材がばね下部材Ｌである。

また、アクチュエータ５は、車体Ｂに連結されるアウターシェル５０と、トレーリングアーム３に連結されてアウターシェル５０に出入りするロッド５１とを備え、車体Ｂに搭載された図示しない制御装置により伸縮駆動される。当該制御装置でアクチュエータ５に伸長方向の推力を発揮させると、当該推力がばね上部材Ｕとばね下部材Ｌを離間させる方向に作用する。その一方、アクチュエータ５に収縮方向の推力を発揮させると、当該推力がばね上部材Ｕとばね下部材Ｌを接近させる方向に作用する。

そして、例えば、ばね上部材Ｕの上下方向速度を検出するセンサを設け、当該センサで検出された情報を基にスカイフック理論に基づき上記制御装置でアクチュエータ５の推力を制御すると、アクチュエータ５をスカイフックダンパのように機能させて、ばね上部材Ｕの振動を効果的に抑制できる。

なお、ばね上部材Ｕの振動を抑制するのにスカイフック制御則以外の制御則を用いてもよいのは勿論である。また、懸架ばね４及びアクチュエータ５の配置及び構成も適宜変更できる。例えば、図１では、懸架ばね４とアクチュエータ５が前後に並べて配置されているが、懸架ばねをアクチュエータの外周に配置して、アウターシェルとロッドとの間に介装してもよい。また、懸架ばね４はコイルばねであるが、エアばねでもよい。

また、アクチュエータ５は、アウターシェル５０が車体Ｂに連結されるとともにロッド５１がトレーリングアーム３に連結されていて、倒立型に設定されている。しかし、アクチュエータを正立型にして、アウターシェルをトレーリングアーム等のばね下部材に連結するとともに、ロッドを車体等のばね上部材に連結してもよい。また、アクチュエータ５は、直動型のシリンダ装置であるが、モータでもよく、この場合には、例えば、アクチュエータをトレーリングアーム等のアームの回転軸部等に設けられる。

さらに、アクチュエータ５をダンパに代えてもよい。その場合のダンパは、作動油等の液体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮する液圧ダンパでもよく、減衰力を発揮するのに電磁力を利用する電磁ダンパでもよく、それ以外のダンパでもよい。

つづいて、ダイナミックダンパ１は、図２（ａ）に示すように、トレーリングアーム３の後端部から車体Ｂ後方へ延びる延設部６と、錘７と、錘７と延設部６との間に介装されて錘７を上下動可能に弾性支持するばね要素８と、錘７の上下動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素９とを備える。錘７の質量は、ばね下部材Ｌの質量と、当該ばね下部材Ｌを制振するのに必要な慣性力の大きさに応じて適宜設定される。

ばね要素８は、例えば、コイルばね、又はゴム等の弾性部材であり、弾性を有して圧縮量に見合った弾性力を発揮する。減衰要素９は、例えば、オイルバッファ、又はゴムバッファ等である。図２（ａ）には、ばね要素８と減衰要素９を個別に記載しているが、錘７を上下動可能に支えて、錘７の質量を延設部６を介してばね下部材Ｌに付加できる限り、ばね要素８と減衰要素９の構成及び配置を適宜変更できる。具体的には、錘７と延設部６との間にゴムを設け、当該ゴムがばね要素８と減衰要素９の両方の機能を担うとしてもよい。

上記構成によれば、ダイナミックダンパ１を備える懸架装置Ｓの振動モデルは、図３に示すものとなる。図３中、Ｍｂは、ばね上部材Ｕの質量であるばね上質量を示し、Ｍｗは、ばね下部材Ｌの質量であるばね下質量を示す。また、ばね上質量Ｍｂとばね下質量Ｍｗとの間に設けたＡＣＴとＫｓは、それぞれ、アクチュエータ５と、ばね定数がＫｓの懸架ばね４を示す。また、ばね下質量Ｍｗと路面との間に設けたＫｔは、ばね定数がＫｔのタイヤを示す。また、Ｍｄは、ダイナミックダンパ１の錘７の質量である付加質量を示し、当該付加質量Ｍｄとばね下質量Ｍｗとの間に設けたＫｄとＣｄは、それぞれ、ダイナミックダンパ１におけるばね定数がＫｄのばね要素８と、減衰係数がＣｄの減衰要素９を示す。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、ダイナミックダンパ１の延設部６は、トレーリングアーム３の後端から車体Ｂ後方へ突出した状態に設けられている。その様子の理解を容易にするため、図２（ｂ）では、錘７、ばね要素８、及び減衰要素９を省略している。延設部６は、トレーリングアーム３の後端部に剛接合されており、トレーリングアーム３と一体化されている。当該剛結合の方法は適宜選択できる。例えば、トレーリングアーム３と延設部６とを別体形成し、各部材の形成後に延設部６をトレーリングアーム３に溶接、接着、ボルト締結等で固定してもよい。また、トレーリングアーム３と延設部６とを一つの部材として一体形成してもよい。

上記構成によれば、車両Ｖが凹凸のある路面を走行する等して後輪ＲＷが上下に移動すると、トレーリングアーム３と延設部６が一体となって上下に揺動し、ダイナミックダンパ１の錘７が同調して上下に振動する。すると、錘７の慣性力が反力として与えられてばね下部材Ｌの上下の振動が抑制される。ダイナミックダンパ１には、減衰要素９が設けられているので、ばね下部材Ｌの共振周波数の振動のみならず、その周辺領域の周波数の振動を抑制できる。

また、トレーリングアーム３と延設部６は、一つの剛体の如く挙動する。以下、当該部材のように、車体の前後方向に沿って配置されて前後の何れか一端がばね上部材に回転自在に連結されるとともに、車輪の上下動に伴い上下に揺動する部材であって一つの剛体とみなせる部材を一つの揺動部材とし、当該揺動部材において回転中心を支点、車輪を支持する箇所を車輪支持箇所、錘の質量が付加される箇所を錘支持箇所とする。

本実施の形態において、トレーリングアーム３と延設部６とを含む部材が揺動部材Ａであり、トレーリングアーム３の回転中心が支点、トレーリングアーム３の車輪取付部３０が車輪支持箇所、延設部６におけるばね要素８及び減衰要素９の連結部分が錘支持箇所である。懸架装置Ｓでは、延設部６が車輪取付部３０よりも後方に配置され、支点から車輪支持箇所までの距離よりも、支点から錘支持箇所までの距離が長くなるように設定されている。つまり、レバー比（懸架装置において、車輪が上下に動くとき車輪の上下の動き量に対する動き量）が１よりも大きくなる延設部６に錘７が取り付けられているので、所望のばね下制振効果を得るのに必要な錘７の質量が低減される。

以下、本実施の形態に係るダイナミックダンパ１の作用効果について説明する。

本実施の形態において、ダイナミックダンパ１は、延設部６と錘７との間に介装されるばね要素８を備え、錘７がばね要素８で弾性支持されている。そして、当該ばね要素８は、延設部６におけるトレーリングアーム（アーム）３の車輪取付部（車輪支持箇所）３０よりも後端（先端）側へ突出する部分に連結されている。このように、本実施の形態においては、レバー比が１よりも大きくなる部分に弾性支持された錘７が取り付けられている。

ここで、例えば、特開平６−１４３９６６号公報に開示されるダイナミックダンパのようにアームの途中に錘が取り付けられる場合には、支点と車輪支持箇所との中間に錘支持箇所が位置し、レバー比が１未満になる部分に錘が取り付けられた状態になる。このような従来のダイナミックダンパと比較して、ダイナミックダンパ１では、レバー比の大きい部分に錘７を取り付けられるので、錘７の質量が従来の錘の質量と同等であっても制振効果を高められる。さらに、錘７の質量を従来の錘の質量よりも低減しても、従来と同等のばね下制振効果を得られる。よって、錘７を小さくできるのでダイナミックダンパ１の小型化が可能になり、搭載スペースの確保を容易にできる。

また、本実施の形態では、延設部６がトレーリングアーム３とともに揺動部材を構成する。車輪を上下動可能に支持しつつばね上部材に連結するアームにおいて、ばね上部材にヒンジ連結される側の端部を基端、その反対側を先端とすると、上記構成によれば、実質的に、延設部６によってアームを先端側へ延長し、当該延長した部分に錘を弾性支持するばね要素を連結した構造にできる。よって、当該連結部のレバー比を大きくし易く、錘７の小型化が容易であるので、ダイナミックダンパ１の小型化が容易である。

なお、延設部６を板ばねにしてもよい。図４に示すように、当該変形例に係るダイナミックダンパ１０は、板ばねである延設部６０を備え、当該延設部６０がばね要素として機能する。この場合には、ダイナミックダンパ１０の構成を簡易にできるので、ダイナミックダンパ１０の小型化が容易である。なぜなら、板ばねは、構成が簡易であって取り付け易く、板厚方向（板面に対して垂直方向）にのみ変形し易い性質を持つ。よって、当該板ばねの板面を上下に向けて配置すれば、当該板ばねに取り付けた錘７を上下方向に振動させることができ、錘７をガイドするための部材が不要になる。

また、延設部６０が板ばねであり、ばね要素として機能する場合、トレーリングアーム３と延設部６０との連結部が錘支持箇所となる。このため、ダイナミックダンパ１を利用する場合と比較して錘支持箇所と車輪支持箇所が接近し、錘支持箇所のレバー比が小さくなる。しかし、トレーリングアーム（アーム）３における車輪取付部（車輪支持箇所）３０か、それよりも後端（先端）側に延設部６０を連結すれば、従来のようにレバー比が１未満になることはない。

つまり、ダイナミックダンパ１０においても、ダイナミックダンパ１と同様に、従来よりもレバー比の大きい部分に錘７を取り付けられるので、錘７の質量が従来の錘の質量と同等であっても制振効果を高められる。さらに、錘７の質量を従来の錘の質量よりも低減しても、従来と同等のばね下制振効果を得られる。よって、錘７を小さくできるのでダイナミックダンパ１０の小型化が可能になり、搭載スペースの確保を容易にできる。

なお、ダイナミックダンパ１では、延設部６と錘７との間に減衰要素９が設けられているが、減衰要素９を廃するとしてもよい。また、図４には、ダイナミックダンパ１０の減衰要素を記載していないが、ダイナミックダンパ１０に減衰要素を設けてもよい。

また、本実施の形態において、ダイナミックダンパ１は、車両Ｖの前後方向に沿って配置されるとともに前端（基端）側がばね上部材Ｕに回転自在に連結されて先端側が後輪（車輪）ＲＷを上下動可能に支持するトレーリングアーム（アーム）３の車輪取付部（車輪支持箇所）３０よりも後端（先端）側へ突出するように設けられた延設部６と、弾性支持された状態で延設部６を介してトレーリングアーム３に取り付けられた錘７とを備える。

トレーリングアーム３のように、車体前後方向に沿って配置されて車輪を上下動可能に支持するアームの場合、アームの先端（ばね上部材にヒンジ結合される側の端部である基端の反対側）に車輪が支持されているのが一般的である。そして、従来、当該アームの先端よりも先できる空間は、有効に利用されておらず、空きスペース（デットスペース）となっていた。

上記ダイナミックダンパ１によれば、従来空きスペースとなっていた空間に嵩張り易い錘７を配置できるので、車両の大幅な設計変更をせずに搭載スペースを確保できる。よって、前述のように延設部６を設け、トレーリングアーム３等のアームに延設部６を介して錘７を取り付けるようにすると、ダイナミックダンパ１の搭載スペースを確保し易い。このような効果は、ばね要素及び減衰要素の構成、並びに減衰要素の有無によらず得ることができ、ダイナミックダンパ１０でも得られるのは勿論である。

なお、本実施の形態におけるダイナミックダンパ１は、トーションビームアクスル式サスペンションにおけるトレーリングアーム部に取り付けられている。しかし、懸架装置が車体の前後方向に沿って配置されるアームを有する限り、本発明に係るダイナミックダンパを取り付ける懸架装置のサスペンション形式は適宜変更できる。例えば、サスペンション形式はトレーリングアーム式でもリーディングアーム式でもよい。

そして、懸架装置がリーディングアーム式サスペンションである場合には、リーディングアームの後端が車体に回転自在に連結されて前側が上下に揺動可能になっており、前端部に車輪（前輪）が支持されている。そこで、このような懸架装置に本発明に係るダイナミックダンパを設ける場合には、リーディングアームの前端から車体前方へ延びるように延設部を配置すればよい。このようにダイナミックダンパを設ける懸架装置のサスペンション形式の変更は、ばね要素及び減衰要素の構成、並びに減衰要素の有無によらず可能である。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

Ｕ・・・ばね上部材、Ｖ・・・車両、ＲＷ・・・後輪（車輪）、１，１０・・・ダイナミックダンパ、３・・・アーム、６，６０・・・延設部、７・・・錘、８・・・ばね要素、３０・・・車輪取付部（車輪支持箇所）

Claims (3)

1. 車両の前後方向に沿って配置されるとともに基端側が前記車両のばね上部材に回転自在に連結されて先端側が前記車両の車輪を上下動可能に支持するアームの車輪支持箇所よりも先端側へ突出するように設けられた延設部と、
   弾性支持された状態で前記延設部を介して前記アームに取り付けられた錘とを備える
   ことを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記延設部と前記錘との間に介装されるばね要素を備え、
   前記錘は、前記ばね要素で弾性支持されており、
   前記ばね要素は、前記延設部における前記アームの前記車輪支持箇所よりも先端側へ突出する部分に連結されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
3. 前記延設部は、板ばねであって、前記アームにおける前記車輪支持箇所かそれよりも先端側に連結されており、
   前記錘は、前記板ばねで弾性支持されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
   

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