JP2019108905A - ダンパー装置 - Google Patents

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秀和 玉木
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Abstract

【課題】オイルの粘性減衰による振動低減効果の向上並びに耐久性を図ることができると共に、減衰特性の調整を容易にすることができるダンパー装置を提供する。【解決手段】ダンパー装置10は、オイル60が充填された筐体50と、筐体50内に収容され、中央貫通孔62を有する錘り52と、錘り52の中央貫通孔62に挿通され、オイル60内で錘り52を摺動可能とする中央案内棒64と、錘り52に形成され、オイル60が挿通する少なくとも1つの流路とを有する。【選択図】図3

Description

本発明は、例えば振動や揺動等が生じやすい輸送装置(例えば車両、航空機、船舶等)の振動部に設置されて、振動部を振動抑制するダンパー装置に関する。
特許文献1記載のダンパー装置は、粘弾性体として振動吸収機能を果たす防振体の強度を高めることを課題としている。
当該課題を解決するため、特許文献1記載のダンパー装置は、相対向する側壁を有する支持台と、粘弾性体として振動吸収機能を果たす高分子ゲル内に錘を埋め込んだ防振体とを備えている。その防振体を支持台の両側壁間に挟持して両側壁の内面とその内面に面する防振体の高分子ゲルの外面を互いに接触させている。
特許文献2記載のダンパー装置は、低周波数帯域でも、対象物の振幅を小さくすることができるバネを提供することを課題としている。
当該課題を解決するため、特許文献2記載のダンパー装置は、弾性特性を有すると共に、液体が満たされている閉空間にて、バネを構成する。閉空間に、その内外部を連通して液体を通過可能とする孔部を形成する。
特開2008−296732号公報 特開2011−117555号公報
特許文献1では、成形室内に充填された高分子ゲル内において、仕切板上に支持部材を介して錘を固定している。特許文献2では、容器内に充填された液体内において、基台上にバネを介して対象物を固定している。
すなわち、従来技術は、ダイナミックダンパーに減衰特性を持たせる方法として、支持部材やバネの特性を変更することが挙げられる。
しかし、支持部材やバネの特性上、減衰特性のばらつきが大きく、コントロールするのが難しい。
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、減衰(オイルの粘性減衰)による振動低減効果の向上並びに耐久性を図ることができると共に、減衰特性の調整を容易にすることができるダンパー装置を提供することを目的とする。
[1] 本発明に係るダンパー装置は、オイルが充填された筐体と、前記筐体内に収容され、貫通孔を有する錘りと、前記錘りの前記貫通孔に挿通され、前記オイル内で前記錘りを摺動可能とする案内棒と、前記錘りに形成され、前記オイルが挿通する少なくとも1つの流路とを有することを特徴とする。
これにより、減衰(オイルの粘性減衰)による振動低減効果の向上を図ることができる。従来型で減衰特性を向上させたゴムを使用すると、ゴムが柔らかくなり、ゴムの耐久性が低下する。これに対して、オイル式は減衰を向上させても壊れず、耐久性が向上する。流路を設けたり、流路を塞いだりして、減衰特性の調整を容易に行うことができる。
[2] 本発明において、前記錘りに形成された少なくとも1つの前記流路を塞ぐ手段を有してもよい。これにより、錘りに形成された流路を適宜塞ぐことで、減衰特性を調整することができる。
[3] 本発明において、前記流路を塞ぐ手段は、前記流路に形成されたネジ孔を有してもよい。ネジ孔にボルト等をねじ込むあるいは取り外すことで、流路を開けたり、塞ぐことができるため、振動抑制対象や使用条件等に応じて、減衰特性を容易に調整することができる。オイルの粘性、すなわち、使用するオイルの種類を変更してもよい。
[4] 本発明において、前記錘りの一方の端部を摺動自在に支える一方の支持部と、前記錘りの他方の端部を摺動自在に支える他方の支持部とを有してもよい。
オイルが充填された筐体内に収容された錘りは、振動によって、錘りの貫通孔に挿通された案内棒に沿って例えば左右方向に摺動することになる。このとき、一方の支持部が錘りの一方の端部を摺動自在に支え、他方の支持部が錘りの他方の端部を摺動自在に支えることから、錘りをがたつきなく、しかも、オイル内を安定して摺動させることができる。
本発明に係るダンパー装置によれば、バネと板材との接触摩擦による振動減衰要素とバネによるバネ要素とを備えると共に、振動抑制対象の前後方向の角度が変わっても、振動減衰特性にばらつきが生じにくい。
本実施の形態に係るダンパー装置を有するシート装置(主にフレーム構成)を示す斜視図である。 図2Aはダンパー装置を示す正面図であり、図2Bはダンパー装置を示す側面図である。 図3Aはダンパー装置から蓋体を取り外して示す正面図であり、図3Bは図3AにおけるIIIB−IIIB線上の断面図である。 図3BにおけるIV−IV線上の断面図である。 単体のシートバックフレームに対するハンマリング試験を示す説明図である。 図6Aは比較例に係るダンパー装置を示す正面図であり、図6Bは比較例に係るダンパー装置を示す側面図である。 単体のシートバックフレーム、比較例に係るダンパー装置及び実施例に係るダンパー装置のイナータンス特性を示すグラフである。 変形例に係るダンパー装置から蓋体を取り外して示す正面図である。
以下、本発明に係るダンパー装置の実施の形態例を図1〜図8を参照しながら説明する。
本実施の形態に係るダンパー装置10は、例えば図1に示すように、シート装置12に設置される。
シート装置12は、少なくともシートクッションフレーム14と、シートバックフレーム16とを有する。シートバックフレーム16は、シートクッションフレーム14に対して回転自在に取り付けられる下側シートバックフレーム18Lと、下側シートバックフレーム18Lの上部に固定される上側シートバックフレーム18Uとを有する。
シート装置12は、車両、船舶、航空機等の輸送装置の床面等に設置された図示しないブラケット20によって例えば前後方向に摺動自在に設置されている。もちろん、シート装置12を、床面等に摺動自在ではなく、固定してもよい。
シートクッションフレーム14は、前後に延びる左右一対のクッションサイドフレーム22や、各クッションサイドフレーム22の前部間に掛け渡された前部フレーム24、各クッションサイドフレーム22の後部間に掛け渡された後部フレーム26等を有し、枠形に形成されている。ブラケット20は各クッションサイドフレーム22に取り付けられている。
下側シートバックフレーム18Lは、略上下に延びる左右一対のバックサイドフレーム30と、左右のバックサイドフレーム30の下端部間に掛け渡されたバックロアフレーム32と、バックサイドフレーム30の上部間及び中央部間にそれぞれ掛け渡された補強ポール34とを有して枠形に形成されている。バックロアフレーム32は、バックサイドフレーム30の下部に例えば溶接により結合されている。
上側シートバックフレーム18Uは逆U字状を有する。上側シートバックフレーム18Uの各両端部は、下側シートバックフレーム18Lの上部に例えば溶接により結合されている。上側シートバックフレーム18Uの中央部には、ヘッドレストのステーが挿入される2つの筒状のホルダ36が固定されている。
なお、シートクッションフレーム14の後部及び下側シートバックフレーム18Lの下部には、下側シートバックフレーム18Lをシートクッションフレーム14に対して回動自在に支持する支軸38が設けられている。例えば下側シートバックフレーム18Lの下部は、クッションサイドフレーム22の後部の内方側に回転自在に連結されている。
そして、本実施の形態に係るダンパー装置10は、上述したように、シート装置12に設置される。設置位置は任意であるが、例えばシートバックフレーム16の振動を抑制する場合は、シートバックフレーム16に設置することが好ましい。本実施の形態では、シートバックフレーム16の中央部、上側シートバックフレーム18Uの中央部、例えば各補強ポール34の中央部を橋渡すように設置される。
ダンパー装置10は、図2A〜図4に示すように、筐体50と、筐体50内に摺動自在に取り付けられた錘り52とを有する。
筐体50は、例えば金属板を板金加工することによって、金属製の箱体54(図2B参照)と、蓋体56(図2B参照)とを有する。箱体54は、1つの面が開口とされ、内部に錘り52の収容空間58を有する。蓋体56は、箱体54の上記開口を塞ぐ。収容空間58には、オイル60が充填されている。
錘り52は、収容空間58に収容される形状であって、且つ、筐体50内を一方向、例えば左右方向に摺動可能な形状を有する。図2A及び図3Aでは直方体状とした場合を示す。錘り52の左右方向の長さは、筐体50内の左右方向の長さよりも短い。また、錘り52は、一方の側面から他方の側面にかけて一方向(例えば左右方向)に沿って貫通する少なくとも1つの貫通孔、図4の例では、錘り52の略中央部を貫通する中央貫通孔62を有する。
一方、箱体54には、錘り52の中央貫通孔62を挿通する中央案内棒64と、中央案内棒64を筐体50の側壁に固定する右側固定部66R及び左側固定部66Lを有する。
右側固定部66Rは、箱体54の右側壁68Rの中央部に設けられたネジ孔である右側貫通孔70Rと、右側貫通孔70Rにねじ込まれる右側ボルト部材72Rと、中央案内棒64の右側に挿通され、錘り52の右側面74Rと右側ボルト部材72Rとの間に配置された右側中央バネ76Rとを有する。右側ボルト部材72Rの先端部の中央には、例えば中央案内棒64の右端が挿入される右側凹部78Rが形成されている。もちろん、右側凹部78Rを設けずに平坦面であってもよい。
左側固定部66Lは、箱体54の左側壁68Lの中央部に設けられたネジ孔である左側貫通孔70Lと、左側貫通孔70Lにねじ込まれる左側ボルト部材72Lと、中央案内棒64の左側に挿通され、錘り52の左側面74Lと左側ボルト部材72Lとの間に配置された左側中央バネ76Lとを有する。左側ボルト部材72Lの先端部の中央には、例えば中央案内棒64の左端が挿入される左側凹部78Lが形成されている。もちろん、左側凹部78Lを設けずに平坦面であってもよい。
そして、上述した右側中央バネ76Rを取り外したり、別のバネに交換する場合は、蓋体56を取り外す必要はなく、右側ボルト部材72Rを緩めて取り外すことで、右側中央バネ76Rを簡単に取り外すことができ、また、別のバネに交換することができる。これは、左側中央バネ76Lについても同様である。
また、ダンパー装置10には、錘り52の一方の端部(例えば上部)を摺動自在に支えるための第1支持部80Aが設けられ、同じく錘り52の他方の端部(例えば下部)を摺動自在に支えるための第2支持部80Bが設けられている。
第1支持部80Aは、錘り52の上部に、上記中央貫通孔62と並行して設けられた第1貫通孔81Aと、錘り52の右側面74Rに形成された第1切欠き82Aと、該第1切欠き82Aにネジ等によって配置固定された第1スライドベアリング84Aと、錘り52の左側面74Lに形成された第2切欠き82Bと、該第2切欠き82Bにネジ等によって配置固定された第2スライドベアリング84Bとを有する。また、第1支持部80Aは、上述した第1貫通孔81A内、第1スライドベアリング84Aの貫通孔86A内、第2スライドベアリング84Bの貫通孔86B内を、左右方向に摺動自在とされた第1支持棒88Aと、筐体50の上部の内側面に形成され、第1支持棒88Aの一方の端部が挿入される第1凹部92Aと、第1支持棒88Aの他方の端部が挿入される第2凹部92Bとを有する。
第2支持部80Bは、錘り52の下部に、上記中央貫通孔62と並行して設けられた第2貫通孔81Bと、錘り52の右側面74Rに形成された第3切欠き82Cと、該第3切欠き82Cにネジ等によって配置固定された第3スライドベアリング84Cと、錘り52の左側面74Lに形成された第4切欠き82Dと、該第4切欠き82Dにネジ等によって配置固定された第4スライドベアリング84Dとを有する。また、第2支持部80Bは、上述した第2貫通孔81B内、第3スライドベアリング84Cの貫通孔86C内、第4スライドベアリング84Dの貫通孔86D内を、左右方向に摺動自在とされた第2支持棒88Bと、筐体50の下部の内側面に形成され、第2支持棒88Bの一方の端部が挿入される第3凹部92Cと、第2支持棒88Bの他方の端部が挿入される第4凹部92Dとを有する。
また、ダンパー装置10の錘り52は、さらに、上述した中央貫通孔62に加えて、右側面74Rから左側面74Lにかけて貫通する1以上の流路が形成されている。図3Bの例では、中央貫通孔62の近傍に6つの流路(第1流路FP1〜第6流路FP6)が形成され、第1スライドベアリング84Aの近傍に4つの流路(第7流路FP7〜第10流路FP10)が形成され、第3スライドベアリング84Cの近傍に4つの流路(第11流路FP11〜第14流路FP14)が形成された例を示す。第1流路FP1〜第14流路FP14のうち、第1流路FP1〜第4流路FP4、第7流路FP7、第10流路FP10、第11流路FP11及び第14流路FP14の各径が、その他の流路の径よりも大に形成されている。
第1流路FP1〜第14流路FP14には、それぞれ図示しないボルト又はネジがねじ込まれるネジ孔93が形成されている。例えば第1流路FP1のネジ孔93にボルトをねじ込むことで、第1流路FP1が閉じ、ボルトを取り外すことで、第1流路FP1が開くこととなる。その他の流路においても同様である。
上述のように、第1流路FP1〜第14流路FP14の開閉を調整することで、オイル60内での錘り52の移動抵抗が変化する。すなわち、シート装置12が設置される輸送装置の種類や車種毎に振動特性が異なるが、それぞれ異なる振動特性に応じて、錘り52の移動抵抗を調整することで、汎用性に優れたダンパー装置10とすることができる。
なお、第1流路FP1〜第14流路FP14に形成されるネジ孔93は、流路の入口部分のみに形成してもよいし、流路全体に形成してもよい。流路全体に形成した場合は、ネジ孔93自体が錘り52の移動抵抗を高める要素として機能することとなる。
もちろん、錘り52の表面を粗面にしてもよい。この場合も、錘り52の表面の粗面自体が錘り52の移動抵抗を高める要素として機能することとなる。
ここで、筐体50内に錘り52を配置する方法の一例を説明する。先ず、筐体50の側壁のうち、第1支持棒88A及び第2支持棒88Bが配置される箇所にそれぞれ貫通孔(図示せず)が形成されている。錘り52を箱体54の収容空間58内に収容する。その後、筐体50の側壁に設けた上記貫通孔を通じて第1支持棒88A及び第2支持棒88Bを挿入して、錘り52の第1貫通孔81Aに第1支持棒88Aを挿通し、錘り52の第2貫通孔81Bに第2支持棒88Bを挿通する。このとき、第1スライドベアリング84Aの貫通孔86A及び第2スライドベアリング84Bの貫通孔86Bにも第1支持棒88Aが挿通され、第3スライドベアリング84Cの貫通孔86C及び第4スライドベアリング84Dの貫通孔86Dにも第2支持棒88Bが挿通される。
同様に、筐体50の側壁に設けた第1支持棒88A及び第2支持棒88Bを挿通するための上記貫通孔を例えば溶接によって塞ぐ。このとき、筐体50の上部の内側面に、第1支持棒88Aの一方の端部及び他方の端部が挿入される第1凹部92A及び第2凹部92Bが形成され、第2支持棒88Bの一方の端部及び他方の端部が挿入される第3凹部92C及び第4凹部92Dが形成される。これによって、箱体54内に錘り52が収容される。
その後、中央案内棒64を、例えば右側固定部66Rの右側貫通孔70Rから挿入して、左側固定部66Lの左側貫通孔70Lまで貫通させ、中央案内棒64の右側端部に右側中央バネ76Rを挿入し、中央案内棒64の左側端部に左側中央バネ76Lを挿入する。
その後、右側貫通孔70Rに右側ボルト部材72Rをねじ込み、左側貫通孔70Lに左側ボルト部材72Lをねじ込む。
その後、箱体54の収容空間58内にオイル60を充填し、箱体54に蓋体56を取り付けて、箱体54の開口を蓋体56で液密に塞ぐことで、ダンパー装置10が構成される。
ここで、ダンパー装置10に関する実験例について図5〜図7を参照しながら説明する。
先ず、図5に示すように、単体のシートバックフレーム16(鉄製)に対するハンマリング試験を行った。ハンマリング試験は、シートバックフレーム16の中央部、例えば上部の補強ポール34の中央部分にGメーター94を固定し、一方のバックサイドフレーム30のうち、Gメーター94を固定した位置と同じ高さの位置に対してハンマー96を当てて行った。その結果(イナータンス特性)を、図7の曲線Laに示す。イナータンスは、特定の周波数でピークが現れた。以下の説明では、この特定の周波数をピーク周波数fpと記す。
次に、比較例に係るダンパー装置100を準備した。比較例に係るダンパー装置100は、図6A及び図6Bに示すように、筐体102と、筐体102の中央部に弾性的に保持された錘り104とを有する。
筐体102は、例えば金属板を板金加工することによって、金属製の上板106aと、下板106bと、背面板106cとが一体に形成されて構成されている。上板106aは背面板106cの上端から前方に張り出すように一体に形成され、下板106bは背面板106cの下端から前方に張り出すように一体に形成されている。すなわち、上板106aと下板106bは互いに対向している。
上板106aの前方の端部には例えば金属製で半円状の上部取付板108aが一体に形成され、同じく下板106bの前方の端部にも例えば金属製で半円状の下部取付板108bが一体に形成されている。上部取付板108a及び下部取付板108bにはそれぞれ中央部にネジ孔110が形成されている。
筐体102の上板106aと錘り104の上面112aとが2つの板状の第1弾性部材114を介して接続され、同じく筐体102の下板106bと錘り104の下面112bとが2つの第1弾性部材114を介して接続されている。第1弾性部材114は、それぞれ板状を有し、厚み方向が筐体102の左右方向、面方向が筐体102の前後方向と一致するように設置されている。
そして、図示しないが、比較例に係るダンパー装置100とGメーター94をシートバックフレーム16の中央部に固定して、上述と同様にハンマリング試験を行った。その結果(イナータンス特性)を、図7の曲線Lbに示す。
比較例付きのシートバックフレーム16のイナータンス特性は、単体のシートバックフレーム16のピーク周波数fpで、イナータンスが極小値となっているが、ピーク周波数fpの前後のイナータンスのピーク値Pa及びPbが高い。
次に、上述した比較例と同様に、実施例に係るダンパー装置10とGメーター94をシートバックフレーム16の中央部に固定して、上述と同様にハンマリング試験を行った。その結果(イナータンス特性)を、図7の曲線Lcに示す。
実施例付きのシートバックフレーム16のイナータンス特性は、単体のシートバックフレーム16のピーク周波数fpで、イナータンスが極小値となっており、しかも、ピーク周波数fpの前後のイナータンスのピーク値Pc及びPdが比較例よりも低い。
この結果から、実施例に係るダンパー装置10は、オイル60の粘性減衰によって比較例よりも振動低減効果が向上していることがわかる。
このように、本実施の形態に係るダンパー装置10は、オイル60が充填された筐体50と、筐体50内に収容され、中央貫通孔62を有する錘り52と、錘り52の中央貫通孔62に挿通され、オイル60内で錘り52を摺動可能とする中央案内棒64と、錘り52に形成され、オイル60が挿通する少なくとも1つの流路とを有する。
これにより、減衰(オイルの粘性減衰)による振動低減効果の向上を図ることができる。従来型で減衰特性を向上させたゴムを使用すると、ゴムが柔らかくなり、ゴムの耐久性が低下する。これに対して、オイル式は減衰を向上させても壊れず、耐久性が向上する。流路を設けたり、流路を塞いだりして、減衰特性の調整を容易に行うことができる。
本実施の形態において、錘り52に形成された少なくとも1つの流路(FP1〜FP14の少なくとも1つ)を塞ぐ手段を有する。これにより、上記手段によって、錘り52の流路(FP1〜FP14の少なくとも1つ)を適宜塞ぐことで、オイル60内での錘り52の移動抵抗が変化する。すなわち、シート装置12が設置される輸送装置の種類や車種毎に振動特性が異なるが、それぞれ異なる振動特性に応じて、錘り52の移動抵抗を調整することで、汎用性に優れたダンパー装置10とすることができる。
本実施の形態において、前記流路を塞ぐ手段は、流路に形成されたネジ孔93を有する。ネジ孔93にボルト等をねじ込むあるいは取り外すことで、流路(FP1〜FP14の少なくとも1つ)を開けたり、塞ぐことができるため、振動抑制対象や使用条件等に応じて、減衰特性を容易に調整することができる。オイル60の粘性、すなわち、使用するオイル60の種類を変更してもよい。
本実施の形態において、錘り52の一方の端部を摺動自在に支える一方の支持部(第1支持部80A)と、錘り52の他方の端部を摺動自在に支える他方の支持部(第2支持部80B)とを有する。
オイル60が充填された筐体50内に収容された錘り52は、振動によって、錘り52の中央貫通孔62に挿通された中央案内棒64に沿って例えば左右方向に摺動することになる。このとき、一方の支持部が錘り52の一方の端部を摺動自在に支え、他方の支持部が錘りの他方の端部を摺動自在に支えることから、錘り52をがたつきなく、しかも、オイル60内を安定して摺動させることができる。
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
例えば図8に示すように、錘り52の中央部に右側ストッパ200Rと左側ストッパ200Lを設けてもよい。
右側ストッパ200Rは、左右方向を長手方向とする右側板部材202Rと、右側板部材202Rに設けられ、左右方向を長径とする右側長孔204Rと、右側長孔204Rを通して錘り52にねじ込まれる右側調整ネジ206Rとを有する。
同様に、左側ストッパ200Lは、左右方向を長手方向とする左側板部材202Lと、左側板部材202Lに設けられ、左右方向を長径とする左側長孔204Lと、左側長孔204Lを通して錘り52にねじ込まれる左側調整ネジ206Lとを有する。
そして、右側調整ネジ206R及び左側調整ネジ206Lを緩めて右側板部材202R及び左側板部材202Lを左右方向に移動させ、右側調整ネジ206R及び左側調整ネジ206Lを締めることで、右側ストッパ200R及び左側ストッパ200Lの位置を適宜調整することができ、錘り52の左右方向への最大移動量を調整することができる。もちろん、右側ストッパ200R及び左側ストッパ200Lのいずれか一方を調整してもよい。
これにより、シート装置12が設置される輸送装置の種類や車種毎に振動特性が異なるが、それぞれ異なる振動特性に応じて、錘り52の左右方向への最大移動量を調整することで、汎用性に優れたダンパー装置10とすることができる。
10…ダンパー装置 12…シート装置
16…シートバックフレーム 34…補強ポール
50…筐体 52…錘り
54…箱体 56…蓋体
58…収容空間 60…オイル
62…中央貫通孔 64…中央案内棒
66R…右側固定部 66L…左側固定部
68R…右側壁 68L…左側壁
70R…右側貫通孔 70L…左側貫通孔
72R…右側ボルト部材 72L…左側ボルト部材
76R…右側中央バネ 76L…左側中央バネ
78R…右側凹部 78L…左側凹部
80A、80B…第1支持部、第2支持部
84A〜84D…第1スライドベアリング〜第4スライドベアリング
86A〜86D…第1貫通孔〜第4貫通孔
88A、88B…第1支持棒、第2支持棒
92A〜92D…第1凹部〜第4凹部
93…ネジ孔
FP1〜FP14…第1流路〜第14流路

Claims (4)

  1. オイルが充填された筐体と、
    前記筐体内に収容され、貫通孔を有する錘りと、
    前記錘りの前記貫通孔に挿通され、前記オイル内で前記錘りを摺動可能とする案内棒と、
    前記錘りに形成され、前記オイルが挿通する少なくとも1つの流路とを有することを特徴とするダンパー装置。
  2. 請求項1記載のダンパー装置において、
    前記錘りに形成された少なくとも1つの前記流路を塞ぐ手段を有することを特徴とするダンパー装置。
  3. 請求項2記載のダンパー装置において、
    前記流路を塞ぐ手段は、前記流路に形成されたネジ孔を有することを特徴とするダンパー装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のダンパー装置において、
    前記錘りの一方の端部を摺動自在に支える一方の支持部と、
    前記錘りの他方の端部を摺動自在に支える他方の支持部とを有することを特徴とするダンパー装置。
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