JP2023087458A - Vibration suppression device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、質量体の慣性力によって振動を抑制する装置に関し、特に上下振動など直線的な振動を回転慣性体によって抑制する装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
振動を抑制するための力として慣性力を利用するように構成した装置が広く知られており、例えば特許文献1には、内燃機関(エンジン)が出力するトルクの振動をフライホイールによって低減する装置が記載されている。その構成を簡単に説明すると、特許文献1に記載された捩り振動低減装置は、エンジンに連結されている入力側部材と、出力軸に連結されている出力側部材とがバネダンパーなどの緩衝部材を介して連結されており、その出力側の部材にフライホイールが遠心クラッチを介して連結されている。エンジントルクの振動によって入力側部材と出力側部材とに角加速度の差が生じると、その角加速度の差とフライホイールの慣性モーメントとに応じたトルクが生じ、これが振動を低減するいわゆる制振トルクとして作用する。なお、遠心クラッチは、回転数が増大することにより解放してフライホイールを切り離すように構成されており、こうすることにより、振動減衰効果が得られる周波数帯が回転数に応じて自動的に設定される。
A device configured to utilize inertial force as a force for suppressing vibration is widely known. is described. Briefly explaining the configuration, the torsional vibration reduction device described in
上記の特許文献1に記載された捩り振動低減装置は、角加速度の差が生じることにより発生するトルクによって振動を低減するように構成された装置であり、したがって適用できる振動系は回転する部材のトルクが振動する系に限られ、例えばエンジンマウントなどの上下あるいは水平に振動する系の振動低減には適用できない。言い換えれば、フライホイールなどの回転慣性体を振動の抑制のために更に有効に機能させるためには、新たな技術を開発する余地があった。
The torsional vibration reduction device described in
本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、回転慣性体を使用して、駆動ユニットと支持体とが接近および離隔する振動を効果的に抑制することができる装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problems, and is a device that uses a rotary inertia body to effectively suppress the vibration caused by approaching and separating a drive unit and a support. It is intended to provide
本発明は、上記の目的を達成するために、動力を出力することに伴って振動する駆動ユニットと前記駆動ユニットを支えている支持体との間で伝達される振動を抑制する振動抑制装置において、前記駆動ユニットと前記支持体との間に設けられている振動抑制用の弾性部材と、前記駆動ユニットと前記支持体とが振動により接近および離隔する振動方向に沿う軸線を中心に回転可能に設けられた回転慣性体と、前記振動方向に沿う軸線を中心に回転可能でかつ前記振動方向には拘束した状態で前記回転慣性体を保持する保持部と、雄ねじ部および雌ねじ部を有しかつ前記振動方向への前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との相対的な移動によって前記回転慣性体を前記軸線を中心に回転させる送りねじ機構と、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とのいずれか一方が形成されたアーム部とを有し、前記駆動ユニットと前記支持体とが振動により接近および離隔することにより、前記回転慣性体を回転させかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する振動方向に前記回転慣性体を前後動させる振動変換機構とを備え、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方に前記保持部が設けられ、前記駆動ユニットと前記支持体との他方に前記アーム部が設けられ、前記回転慣性体に前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との他方が形成され、前記回転慣性体と前記保持部とで前記振動方向の荷重を伝達する互いに対向した面の間に、前記回転慣性体と前記保持部とが相対回転することによる摩擦力を低減する軸受が設けられ、前記駆動ユニットと前記支持体との一方と前記保持部との間、または前記駆動ユニットと前記支持体との他方と前記アーム部との間に、前記駆動ユニットと前記支持体とが前記振動方向とは異なる方向に相対移動した場合に、前記回転慣性体の回転中心軸線が前記振動方向に沿う軸線となるように前記駆動ユニットと前記支持体との一方と前記保持部との相対移動または前記駆動ユニットと前記支持体との他方と前記アーム部との相対移動を許容する軟性体が設けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above objects, the present invention provides a vibration suppressing device that suppresses vibration transmitted between a drive unit that vibrates due to output of power and a support that supports the drive unit. an elastic member for suppressing vibration provided between the drive unit and the support; and the drive unit and the support are rotatable about an axis along the direction of vibration in which the drive unit and the support move toward and away from each other due to vibration. a provided rotational inertia body, a holding section that holds the rotational inertia body in a state of being rotatable about an axis along the vibration direction and restrained in the vibration direction, a male threaded section and a female threaded section, and A feed screw mechanism that rotates the rotational inertia body about the axis by relative movement of the male threaded portion and the female threaded portion in the vibration direction, and either one of the male threaded portion and the female threaded portion is formed. and a vibrating direction in which the drive unit and the support move toward and away from each other by vibration, thereby rotating the rotational inertia body and moving the drive unit and the support toward and away from each other. and a vibration conversion mechanism for moving the rotational inertia body back and forth, the holding portion being provided in one of the drive unit and the support, and the arm portion being provided in the other of the drive unit and the support. is provided, the other of the male threaded portion and the female threaded portion is formed on the rotational inertia body, and between the surfaces of the rotational inertia body and the holding portion facing each other that transmit the load in the vibration direction, the A bearing is provided to reduce frictional force due to relative rotation between the rotary inertia body and the holding portion, and is provided between one of the drive unit and the support and the holding portion, or between the drive unit and the support. and the arm portion, when the drive unit and the support body move relative to each other in a direction different from the vibration direction, the rotation center axis of the rotary inertia body is along the vibration direction. A flexible body is provided to allow relative movement between one of the drive unit and the support and the holding portion or relative movement between the other of the drive unit and the support and the arm so that It is characterized by having
本発明においては、前記保持部は、前記駆動ユニットと前記支持体との一方に形成された環状の壁部を含み、前記回転慣性体の先端の外径が、前記振動方向における前記回転慣性体の中央部分の外径よりも小さく形成され、前記回転慣性体の先端が、前記壁部を貫通して保持され、前記壁部を貫通した前記回転慣性体の先端に、前記壁部の側面に対向する固定部が取り付けられ、前記壁部と前記振動方向における前記回転慣性体の中央部分とが前記振動方向で対向する面の間、および前記壁部と前記固定部とが前記振動方向で対向する面の間に、前記軸受が設けられていてよい。 In the present invention, the holding portion includes an annular wall portion formed on one of the drive unit and the support, and the outer diameter of the tip of the rotational inertia body is equal to that of the rotational inertia body in the vibration direction. The tip of the rotary inertia body penetrates through the wall and is held at the tip of the rotary inertia body that penetrates the wall. An opposing fixing portion is attached, and between the surfaces of the wall portion and the central portion of the rotational inertia body in the vibration direction facing each other in the vibration direction, and between the surfaces of the wall portion and the fixing portion facing each other in the vibration direction. The bearing may be provided between the facing surfaces.
本発明においては、前記保持部は、前記駆動ユニットと前記支持体との一方に連結されかつ前記振動方向に延出しかつ前記回転慣性体を内側に収容する円筒軸を含み、前記円筒軸の先端の内径および前記回転慣性体よりも前記駆動ユニットと前記支持体との一方側の部分である小径部の内径が、前記回転慣性体の外径よりも小さく形成され、前記円筒軸の先端および前記小径部と前記回転慣性体とが前記振動方向で対向する面の間に、前記軸受が設けられていてよい。 In the present invention, the holding portion includes a cylindrical shaft that is connected to one of the drive unit and the support, extends in the vibration direction, and accommodates the rotational inertia body inside. and the inner diameter of the small-diameter portion, which is a portion on one side of the drive unit and the support relative to the rotational inertia body, is formed smaller than the outer diameter of the rotational inertia body, and the tip of the cylindrical shaft and the The bearing may be provided between surfaces of the small diameter portion and the rotational inertia body facing each other in the vibration direction.
本発明においては、前記保持部は、前記駆動ユニットと前記支持体との一方に連結されかつ前記振動方向に延出した保持軸を含み、前記回転慣性体は、前記保持軸が貫通する円筒状に形成され、前記保持軸は、前記回転慣性体を前記振動方向で挟んで設けられた二つの固定部を有し、前記二つの固定部と前記回転慣性体とが前記振動方向で対向する面の間に、前記軸受が設けられていてよい。 In the present invention, the holding portion includes a holding shaft connected to one of the drive unit and the support and extending in the vibration direction, and the rotational inertia body is cylindrical through which the holding shaft passes. and the holding shaft has two fixed portions provided to sandwich the rotational inertia body in the vibration direction, and the two fixed portions and the rotational inertia body face each other in the vibration direction. The bearing may be provided between.
本発明においては、前記送りねじ機構は、ねじ溝の内部に球状のボールを転動可能に配置したボールねじ機構によって構成されていてよい。 In the present invention, the feed screw mechanism may be configured by a ball screw mechanism in which spherical balls are rotatably arranged inside screw grooves.
本発明においては、前記送りねじ機構のリード角が、45度より小さくてよい。 In the present invention, the lead angle of the feed screw mechanism may be smaller than 45 degrees.
本発明によれば、駆動ユニットもしくは支持体の振動によって両者が接近および離隔すると、これら両者の間に設けられている弾性部材による弾性力が振動を抑制するように作用し、併せて駆動ユニットと支持体との相対的に接近および離隔する動作が振動変換機構によって回転慣性体を回転させる。その場合の角加速度と慣性モーメントとに応じたトルクが、回転慣性体を回転させる力に対する反力として作用するから、そのトルクによって振動が抑制される。すなわち、駆動ユニットと支持体とが相対的に接近および離隔する直線的な振動を回転慣性体を回転させることにより抑制することができる。 According to the present invention, when the drive unit or the support vibrates and the two approaches and separates due to vibration, the elastic force of the elastic member provided between the two acts to suppress the vibration. Relative movement toward and away from the support causes rotation of the rotary inertia body by the vibration conversion mechanism. Since the torque corresponding to the angular acceleration and the moment of inertia in that case acts as a reaction force against the force that rotates the rotary inertia body, the torque suppresses the vibration. That is, by rotating the rotary inertia body, it is possible to suppress the linear vibration in which the drive unit and the support are relatively approached and separated from each other.
また、上記の回転慣性体を送りねじ機構によって駆動ユニットおよび支持体に連結もしくは保持しているため、振動によって回転慣性体が回転するとともに、その中心軸線に沿う方向に前後動するから、回転することによる慣性力と軸線方向に前後動することによる慣性力とが振動を抑制する力として作用して、より効果的に振動を抑制することができる。 In addition, since the rotary inertia body is connected to or held by the drive unit and the support by the feed screw mechanism, the rotary inertia body rotates due to vibration and moves back and forth along the central axis of the rotary inertia body. The inertial force caused by this movement and the inertial force caused by the longitudinal movement in the axial direction act as a vibration suppressing force, so that the vibration can be suppressed more effectively.
さらに、駆動ユニットが振動方向に振動した場合には、その振動を抑制するために回転慣性体が回転するため、回転慣性体と保持部とが相対回転する。そのため、回転慣性体と保持部とで振動方向の荷重を伝達する互いに対向した面の間に、軸受を設けることによって、回転慣性体の回転運動をスムーズに行うことができる。また、駆動ユニットと支持体との一方と保持部との相対移動または駆動ユニットと支持体との他方とアーム部との相対移動を許容する軟性体を設けることによって、駆動ユニットが振動方向に加えて他の方向に振動して駆動ユニットと支持体とが相対移動した場合に、回転慣性体の回転中心軸線とアーム部の軸線とが傾斜することを抑制することができ、軸受と回転慣性体とが片当たりするなどによる抵抗力が増加することを抑制することができる。その結果、回転慣性体の回転運動に伴う振動低減効果が低下することを抑制できる。 Furthermore, when the drive unit vibrates in the vibration direction, the rotary inertia body rotates to suppress the vibration, so the rotary inertia body and the holding portion rotate relative to each other. Therefore, by providing a bearing between the opposing surfaces of the rotary inertia body and the holding portion that transmit the load in the vibrating direction, the rotary motion of the rotary inertia body can be performed smoothly. In addition, by providing a flexible body that allows relative movement between one of the drive unit and the support and the holding portion or relative movement between the other of the drive unit and the support and the arm, the drive unit is added to the vibration direction. When the drive unit and the support body move relative to each other due to vibration in another direction, the inclination of the rotation center axis of the rotary inertia body and the axis of the arm can be suppressed, and the bearing and the rotary inertia body It is possible to suppress an increase in the resistance force due to uneven contact. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the vibration reduction effect associated with the rotary motion of the rotary inertia body.
本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。 The present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. It should be noted that the embodiment described below is merely an example when the present invention is embodied, and does not limit the present invention.
本発明の実施形態を図1に模式的に示してある。ここに示す例は、内燃機関などの動力を出力することに伴って振動する駆動ユニット1と、その駆動ユニット1を支えているボディなどの支持体(以下、ボディと記す。)2との間の振動を抑制するように構成した例である。これら駆動ユニット1とボディ2との間には、振動を抑制するための弾性部材3が設けられている。この弾性部材3は、ゴムやスプリングを主体として構成されており、従来知られているエンジンマウントであってよい。
An embodiment of the invention is shown schematically in FIG. The example shown here is between a
また、振動抑制のための慣性力を発生する慣性質量体が、駆動ユニット1とボディ2との間に設けられている。この慣性質量体は、回転運動を伴う並進運動を行う回転慣性体4であって、その回転慣性体4は駆動ユニット1とボディ2とが接近および離隔する方向(以下、振動方向とする。)の力を回転慣性体4の回転運動を伴う並進運動に変換する振動変換機構によって保持されている。図1に示す例では、回転慣性体(以下、ロータと記す)4は、振動方向に沿う軸線を中心に回転し、かつ振動方向に前後動するように保持されている。
An inertial mass that generates an inertial force for suppressing vibration is provided between the
ここに示す例では、ロータ4は、大径に形成された円柱状の主軸部5と、主軸部5の駆動ユニット1側の端部から延出しかつ主軸部5よりも小径に形成された中間軸部6と、中間軸部6の駆動ユニット1側の端部から延出しかつ中間軸部6よりも小径に形成された第1保持軸部7と、主軸部5のボディ2側の端部から延出しかつ主軸部5よりも小径に形成された第2保持軸部8とによって構成され、第1保持軸部7が、駆動ユニット1によって回転可能に保持されている。
In the example shown here, the
駆動ユニット1には、上記の中間軸部6の一部や第1保持軸部7が挿入される凹部9が形成されていて、その凹部9の開口部を閉じ、かつ第1保持軸部7が貫通する貫通孔10を備えた保持壁11が設けられている。この保持壁11は、本発明の実施形態における「壁部」に相当するものであって、凹部9の開口部から所定位置まで挿入され、Eリングやスナップリングなどの位置規制部材12によって開口部側への移動が規制されている。すなわち、保持壁11は、駆動ユニット1と一体化されている。
The
保持壁11の貫通孔10には、第1保持軸部7が挿入され、保持壁11から凹部9の底面側に突出した部分に、本発明の実施形態における「固定部」に相当するナット13が締め付けられている。すなわち、ナット13と中間軸部6とで保持壁11が挟み付けられている。上記のロータ4は、回転運動するものであるのに対して、保持壁11は、駆動ユニット1と一体化されているため、ナット13と保持壁11とが相対回転し、同様に中間軸部6と保持壁11とが相対回転する。したがって、ナット13や中間軸部6と保持壁11との間の摩擦抵抗を低減するためにスラストベアリング14が設けられている。つまり、ロータ4は、振動方向に沿う軸線を中心に回転可能でかつ振動方向に拘束した状態で保持壁11によって保持されている。なお、スラストベアリング14、本発明の実施形態における「軸受」に相当し、保持壁11が、本発明の実施形態における「保持部」に相当する。
The first holding shaft portion 7 is inserted into the through
また、第2保持軸部8は、ボディ2の端面に取り付けられた円筒軸15によって回転可能にかつ第2保持軸部8の中心軸線を中心に回転することができるように保持されている。具体的には、円筒軸15と第2保持軸部8とによって送りねじ機構16が構成されている。この送りねじ機構16は、駆動ユニット1とボディ2との振動方向の力をロータ4の回転運動に変換するように構成されている。したがって、振動方向の力を回転方向の力に変換する効率が低下することを抑制するため、すなわち、送りねじ機構16での摩擦力を可及的に小さくするために、図1に示す例ではボールねじ機構が採用されている。
The second
具体的には、第2保持軸部8の外周部に、螺旋状の溝(凹部)であるねじ溝17が形成されており、したがって第2保持軸部8の外周部が雄ねじ部18となっている。また、第2保持軸部8を収容している円筒軸15の内周面に、上記のねじ溝17に対応するねじ溝19が形成されており、したがって、円筒軸15の内周面が雌ねじ部20となっている。これらのねじ溝17,19は断面形状が円弧状をなすいわゆる球形溝であり、これらのねじ溝17,19に鋼球などの球状の多数のボール21が転動可能に収容されている。すなわち、雄ねじ部18と雌ねじ部20とは、ボール21を介して互いに噛み合っている。なお、円筒軸15が、本発明の実施形態における「アーム部」に相当する。
Specifically, the outer peripheral portion of the second
また、上記の円筒軸15のボディ2側の端部には、フランジ部22が形成されていて、そのフランジ部22には、フランジ部22の円周方向に所定の間隔を空けて複数の貫通孔23が形成されている。そのフランジ部22とボディ2との間には、軟性体が挟まれている。この軟性体は、円筒軸15とボディ2とが紙面上での上下方向や奥行き方向などの振動方向とは異なる方向に相対移動することを許容するものである。言い換えると、駆動ユニット1に対してボディ2が振動方向とは異なる方向に相対移動した場合に、ロータ4を保持する保持壁11と円筒軸15との中心軸線が異なること、すなわちロータ4の回転中心軸線が振動方向に沿う軸線に対して傾斜することを抑制するものである。
A
図1に示す例では、環状に形成されたゴム24によって構成されている。すなわち、駆動ユニット1がボディ2に対して振動方向と異なる方向に相対移動した場合に、ゴム24が撓むなどしてボディ2と円筒軸15との相対位置が変化するように構成されている。つまり、円筒軸15とボディ2との振動方向以外の方向での剛性が、駆動ユニット1とロータ4との振動方向以外の方向での剛性よりも弱く形成されている。
In the example shown in FIG. 1, it is constituted by
このゴム24には、フランジ部22に形成された貫通孔23と同一の位置に貫通孔25が形成されている。そして、フランジ部22とゴム24とを重ね合わせた状態で、ボディ2に取り付けるように構成されている。すなわち、ボディ2には、フランジ部22やゴム24に形成された貫通孔23,25と同一の位置に雌ねじ26が形成され、フランジ部22を挟んでゴム24およびボディ2とは反対側から雌ねじ26にボルト27が締め付けられて固定されている。なお、第2保持軸部8が、ボディ2側に接近した場合に、第2保持軸部8の先端とボディ2とが接触することを抑制するために、凹部28が形成されている。
A through
つぎに、上記のように構成した装置による振動低減作用について説明する。駆動ユニット1が振動することによってロータ4(より具体的には、第2保持軸部8)が受ける力は図2に示すとおりであり、その場合のロータ4についての運動方程式は以下のとおりである。
なお、図2おいて、f1は駆動ユニット1から受ける力、f2はボディ2から受ける力、f2xはボディ2から受ける力のうちの軸線方向成分、f2yはボディ2から受ける力のうちの回転周方向成分、rは第2保持軸部8の力点半径、pは送りねじ機構16におけるねじピッチ(リード)を示す。また、上記の運動方程式で、mはロータ4の質量、x3ツードット(d2x3/dt2)はロータ4の重心加速度、Iはロータ4の慣性モーメント、θ3ツードット(d2θ3/dt2)はロータ4の重心回りの角加速度をそれぞれ示す。
2, f1 is the force received from the
また、ロータ4上での加速度および角加速度の関係式は以下のとおりである。
したがって、ロータ4が駆動ユニット1から受ける力f1、およびボディ2から受けるいわゆる振動方向での力f2xは以下のようになる。
駆動ユニット1およびボディ2のいわゆる振動方向での変位量x1,x2に対して、角速度ωの単振動を仮定すると、
これを変形して行列式で表すと、
上記の行列式における中括弧の中の第1項はロータ4の並進運動に関する慣性力を示している。その行列の下行が共に「0」になっていることから知られるように、ボディ2が受ける力がゼロになっている。すなわち、ボディ2を振動させる力が解消される。これは、ロータ4が振動方向において駆動ユニット1に一体化されているためである。なお、慣性力で相殺しきれない力はロータ4の質量mに比例して大きくなるから、その点ではロータ4の質量mは可能な範囲で小さいことが好ましい。
The first term in braces in the determinant above represents the inertial force associated with the translational motion of the
また、上記の行列式における中括弧の中の第2項は、駆動ユニット1とボディ2との相対変位を示しており、その行列の係数となっている括弧の中の値がゼロになれば、弾性部材3による伝達力がロータ4の慣性力で相殺され、ボディ2への振動の伝達が回避もしくは低減できることになる。すなわち、ロータ4の慣性モーメントIや送りねじ機構16におけるピッチ(もしくはリード)pを弾性部材3のばね定数との関係で適宜に設定することにより、所定の角速度ωあるいはその近傍での振動方向での荷重をゼロもしくは小さい値に低減でき、結局、振動を低減できる。
The second term in the braces in the determinant above indicates the relative displacement between the
このように、本発明の第1の実施形態としての上述した装置によれば、駆動ユニット1やボディ2が互いに接近および離隔する方向に振動することによる力を利用してロータ4を回転かつ直線移動させること、すなわち回転運動を伴う並進運動させることにより、その慣性力によって振動を低減することができる。
As described above, according to the above-described apparatus as the first embodiment of the present invention, the
なお、ここで送りねじ機構16におけるリード角、すなわちピッチpとロータ4(より具体的には、第2保持軸部8)の周長との関係について説明する。上述した行列式における中括弧の中の第2項の係数としての式が「0」となる慣性モーメントIは、
4π2Iω2/p2=k
I=(kd2/4ω2)*(p/πd)2
である。ここで、ωは入力角速度、dは第2保持軸部8の直径である。この式で表される慣性モーメントIは、所定の入力角速度ωのときに、ばね定数がkのばね力を相殺できる慣性モーメントである。したがって、ピッチ(リード)pが周長πdより小さければ、それらの比率が「1」より小さくなるから、弾性部材3を介して伝達される力を効果的に相殺できることになる。このピッチ(リード)pと周長πdとの関係をリード角で表せば、リード角は45度より小さいことが好ましい。
Here, the relationship between the lead angle of the
4π 2 Iω 2 /p 2 =k
I=(kd 2 /4ω 2 )*(p/πd) 2
is. Here, ω is the input angular velocity and d is the diameter of the second
上述したように本発明の振動低減装置は、ロータ4が回転運動を伴う並進運動させることにより、その慣性力によって振動を低減するものであるから、ロータ4の回転運動と並進運動とに対抗する抵抗力が作用すると、振動低減効果が低下する。
As described above, the vibration damping device of the present invention reduces the vibration by the inertial force of the
図1に示すようにロータ4の一方の端部は、駆動ユニット1と一体に振動方向に移動し、かつ他方の端部は、送りねじ機構16によって円筒軸15に保持されているため、ロータ4の並進運動に対抗して反力が作用する場合には、ロータ4を回転させる方向の荷重に変換されるため、ロータ4の並進運動に影響する割合は僅かである。それに対して、駆動ユニット1とロータ4との接触部は、振動方向の荷重が作用しながら相対回転するため、その接触部での摩擦抵抗がロータ4の回転運動に影響する割合は大きい。言い換えると、ロータ4がスムーズに回転することによって、駆動ユニット1とボディ2との振動方向の相対移動を吸収することができ、ロータ4からボディ2に伝達される振動を低減することができる。
As shown in FIG. 1, one end of the
したがって、駆動ユニット1とロータ4との接触部における回転方向の摩擦抵抗が大きい場合には、駆動ユニット1とボディ2との相対移動をロータ4の回転運動として充分に吸収することができず、ロータ4の回転運動として吸収することができない分の振動方向の荷重(運動エネルギー)がボディ2に伝達される。
Therefore, when the frictional resistance in the rotational direction at the contact portion between the
そのため、図1に示す例では、駆動ユニット1とロータ4との接触部にスラストベアリング14が設けられている。より具体的には、駆動ユニット1が振動方向に振動した場合に、駆動ユニット1に設けられたスラストベアリング14から中間軸部6やナット13に振動方向の荷重を伝達するように構成されている。
Therefore, in the example shown in FIG. 1, a
図3は、駆動ユニット1とロータ4との間の摩擦力の大きさに応じた振動低減効果を検証した結果を示してある。この検証実験では、駆動ユニット1を通常と同様に駆動し、その際における駆動ユニット1の振動方向の荷重と、ボディ2の振動方向の加速度とを測定し、その測定結果から周波数毎のイナータンスを算出した。なお、図3における縦軸は、イナータンス(駆動ユニット1の振動方向の荷重Fに対するボディ2の振動方向の加速度A(A/F))を採り、横軸は、その周波数を採っている。また、図3における一点鎖線は、ロータ4を設けずに、弾性部材3のみを設けた場合のイナータンスを示し、破線は、スラストベアリング14を設けずに、駆動ユニット1とロータ4とを連結した場合、すなわちロータ4の回転方向の摩擦力が大きい場合のイナータンスを示し、実線は、図1に示す振動低減装置を使用した場合、すなわちロータ4の回転方向の摩擦力が小さい場合のイナータンスを示してある。
FIG. 3 shows the result of verifying the vibration reduction effect according to the magnitude of the frictional force between the
図3に示すようにロータ4を設けることによって、ボディ2に伝達される振動を低減することができる。また、所定の周波数frを中心とした所定範囲の周波数帯fr1では、ロータ4の回転方向の摩擦力が小さい場合の方が、ロータ4の回転方向の摩擦力が大きい場合よりも振動が大きく低減されている。
By providing the
一方、駆動ユニット1は、ボディ2に接近しまた離隔する方向の振動に加えて、その振動方向に直交する方向にも振動する。具体的には、駆動ユニット1とボディ2とが、図1における上下方向や紙面の奥行き方向に相対移動するように、駆動ユニット1が振動する。そのように駆動ユニット1が振動した場合には、ロータ4の回転軸線が、図1における水平方向に対して傾斜することになり、その結果、スラストベアリング14と中間軸部6やナット13とが片当たりするなどによってロータ4がスムーズに回転することができなくなる可能性がある。そのため、本発明の振動低減装置は、図1に示すように円筒軸15とボディ2とをゴム24を介して連結するように構成されている。すなわち、駆動ユニット1とボディ2とが上下方向や紙面の奥行き方向に相対移動した場合には、その相対移動した分、円筒軸15がボディ2に対して相対移動することができるように構成されている。
On the other hand, the
図4は、駆動ユニット1とボディ2との振動方向以外の移動を吸収するゴム24の有無に応じた振動低減効果を検証した結果を示してある。この検証実験では、図3に示す検証と同様に、駆動ユニット1を通常と同様に駆動し、その際における駆動ユニット1の振動方向の荷重と、ボディ2の振動方向の加速度とを測定し、その測定結果から周波数毎のイナータンスを算出した。なお、図4における縦軸は、イナータンスを採り、横軸は、その周波数を採っている。また、図4における一点鎖線は、ロータ4を設けずに、弾性部材3のみを設けた場合のイナータンスを示し、破線は、図1におけるゴム24のみを備えていない振動低減装置を使用した場合のイナータンスを示し、実線は、図1に示す振動低減装置を使用した場合のイナータンスを示してある。
FIG. 4 shows the result of verifying the vibration reduction effect according to the presence or absence of the
図4に示すように、所定範囲の周波数帯fr2では、ゴム24を設けていない振動低減装置の方が、振動低減効果が僅かに大きいものの、上記周波数帯fr2以上の周波数では、ゴム24を設けている振動低減装置の方が、ゴム24を設けていない振動低減装置よりも振動低減効果が周波数の増加に伴って大きくなっている。
As shown in FIG. 4, in the frequency band fr2 within a predetermined range, the vibration reduction effect in which the
上述したようにロータ4を回転可能に保持し、かつロータ4に振動方向(スラスト方向)の荷重を伝達する部分の摩擦抵抗を低減するスラストベアリング14を設けることによって、ロータ4の回転運動をスムーズに行うことができる。また、駆動ユニット1とボディ2との振動方向以外の方向の相対移動を吸収する軟性体24を設けることによって、駆動ユニット1がボディ2に対して振動方向以外の方向に移動した場合であっても、ロータ4の回転中心軸線が振動方向に沿う軸線となるように軟性体24が変形するため、スラストベアリング14に対してロータ4が傾斜することを抑制できる。これは、円筒軸15とボディ2との間に軟性体のゴム24を介在させることによって、ロータ4を駆動ユニット1側で保持している部分に対して、円筒軸15をボディ2に連結する部分が容易に振動方向以外の方向に移動することができるためである。その結果、スラストベアリング14とロータ4とが片当たりするなどによる抵抗力が増加することを抑制することができ、駆動ユニット1が振動方向および振動方向とは異なる方向に複合的に振動した場合であっても、ロータ4をスムーズに回転させることができる。言い換えると、スラストベアリング14が意図した通り機能して摩擦を低減することができ、ロータ4の回転運動に伴う振動低減効果が低下することを抑制できる。
As described above, by providing the thrust bearing 14 that holds the
なお、本発明の実施形態における振動低減装置は、駆動ユニット1とボディ2とのいずれか一方とロータ4とが一体となって振動方向に移動することができ、かつ駆動ユニット1とボディ2との相対移動をロータ4の回転によって吸収するように構成され、そのロータ4に振動方向の荷重を伝達する部分の摩擦抵抗を低減する軸受14と、駆動ユニット1とボディ2との振動方向以外の方向の相対移動を許容して、ロータ4の軸線が傾斜することを抑制する軟性体24とを備えていればよい。
In the vibration reduction device according to the embodiment of the present invention, either one of the
図5は、ボディ2とロータ4とが一体となって振動方向に移動するように構成された振動低減装置の一例を示してある。図5に示す例では、駆動ユニット1からボディ2側に向けて延出した保持軸29が、駆動ユニット1に一体化されている。その保持軸29には、送りねじ機構16を介してロータ4が連結されている。具体的には、保持軸29の外周面には、上記第2保持軸部8と同様に螺旋状のねじ溝30が形成されている。また、図5に示すロータ4は、円筒状に形成されていて、その内面には、ねじ溝30に対応するねじ溝31が形成されている。そして、それらのねじ溝30,31にボール21が転動可能に収容されている。上記の保持軸29が、本発明の実施形態における「アーム部」に相当する。
FIG. 5 shows an example of a vibration reduction device in which the
ロータ4は、振動方向においてボディ2と一体となるように設けられている。具体的には、ボディ2の側面から駆動ユニット1側に、本発明の実施形態における「保持部」に相当する円筒軸32が形成されていて、その円筒軸32の内側にロータ4が収容されている。すなわち、円筒軸32は、ロータ4よりも駆動ユニット1側まで形成されている。そして、円筒軸32の先端の開口径が、ロータ4の外径よりも小さく形成されている。つまり、ボディ2から離隔する方向にロータ4に荷重が作用した場合に、ロータ4の駆動ユニット1側の移動を規制するように構成されている。なお、円筒軸32は、円筒状の主部と、その先端に取り付けられ、主部の開口径よりも内径が小さい先端部とを別体に形成し、ロータ4を主部に収容した後に、その開口端を閉じるように先端部を主部に固定するように構成してもよい。
The
さらに、円筒軸32の軸線方向においてロータ4よりもボディ2側の部分には、ロータの外径よりも小さい内径の小径部33が形成されている。つまり、ボディ2に接近する方向にロータ4に荷重が作用した場合に、ロータ4のボディ2側の移動を規制するように構成されている。そして、ロータ4の外周面と円筒軸32の内周面との間に、ブッシュ34が挿入され、またロータ4の端面と円筒軸32の先端および小径部33が振動方向で対向する面の間に、環状に形成されたスラストベアリング35が設けられている。
Further, a small-
また、図1に示す例と同様に、円筒軸32には、ボディ2側の先端にフランジ部36が形成されていて、そのフランジ部36とボディ2との間に、軟性体のゴム24が挟まれて設けられている。なお、ゴム24は、駆動ユニット1と保持軸29との間に介在させてもよい。
As in the example shown in FIG. 1, the
このように構成された振動低減装置は、駆動ユニット1がボディ2に接近または離隔するように振動した場合に、駆動ユニット1とボディ2との振動方向の相対移動量を、ロータ4が回転することによって吸収するとともに、その回転運動によって駆動ユニット1からボディ2に伝達される振動を低減することができる。また、ロータ4に軸線方向の荷重を作用させる部分、すなわち、ロータ4と円筒軸32の先端および小径部33との間に、スラストベアリング35を設けることによって、ロータ4の回転運動に対抗した摩擦力が生じることを低減することができ、振動低減効果が低減することを抑制できる。さらに、円筒軸32とボディ2との間にゴム24などの軟性体を介在させることによって、駆動ユニット1とボディ2とが、ロータ4の中心軸線に垂直な方向に相対移動した場合であっても、ロータ4に中心軸線に沿った荷重を作用させる部分と、ロータ4とが片当たりすることを抑制することができる。その結果、駆動ユニット1が振動方向および振動方向とは異なる方向に複合的に振動した場合であっても、ロータ4をスムーズに回転させることができ、ロータ4の回転運動に伴う振動低減効果を向上させることができる。
In the vibration reducing device configured in this manner, when the
図6は、駆動ユニット1に保持軸29を一体化させ、その保持軸29からロータ4に振動方向の荷重(スラスト荷重)を伝達するように構成された振動低減装置の一例を示してある。図6に示す例では、駆動ユニット1からボディ2側に向けて延出した保持軸29が、駆動ユニット1に一体化されている。その保持軸29の先端には、円筒状のロータ4が嵌合している。なお、ロータ4は保持軸29の軸線方向(振動方向)に相対的に移動しないように保持軸29に対して拘束されている。すなわち、保持軸29のロータ4を挟んだ二箇所に、本発明の実施形態における「固定部」に相当するフランジ部37が設けられており、そのフランジ部37によってロータ4の軸線方向の移動を規制するようになっている。これら二つのフランジ部37は、保持軸29に一体に形成されていてもよく、あるいはCリングやEリングなどのいわゆる止め輪部材であってもよい。
FIG. 6 shows an example of a vibration damping device in which a holding
また、ロータ4の外周面には、螺旋状のねじ溝38が形成され、図1に示す例と同様に構成された円筒軸15の内面に、ねじ溝38に対応したねじ溝19が形成されている。そして、それらのねじ溝38,19にボール21が転動可能に収容されている。すなわち、ロータ4は、円筒軸15に送りねじ機構16を介して保持されている。そして、上記のロータ4と保持軸29との間には、ブッシュ39が挿入され、さらに、ロータ4とフランジ部37とが振動方向で対向する面の間に、スラストベアリング40が設けられている。なお、他の構成は図1に示す構成と同様であって、同一の参照符号を付してある。
A
このように構成された振動低減装置は、駆動ユニット1がボディ2に接近または離隔するように振動した場合に、駆動ユニット1とボディ2との振動方向の相対移動量を、ロータ4が回転することによって吸収するとともに、その回転運動によって駆動ユニット1からボディ2に伝達される振動を低減することができる。また、ロータ4に軸線方向の荷重を作用させる部分、すなわち、ロータ4と各フランジ部37との間に、スラストベアリング40を設けることによって、ロータ4の回転運動に対抗した摩擦力が生じることを低減することができ、振動低減効果が低減することを抑制できる。さらに、円筒軸15とボディ2との間にゴム24などの軟性体を介在させることによって、駆動ユニット1とボディ2とが、ロータ4の中心軸線に垂直な方向に相対移動した場合であっても、ロータ4に中心軸線に沿った荷重を作用させる部分と、ロータ4とが片当たりすることを抑制することができる。その結果、駆動ユニット1が振動方向および振動方向とは異なる方向に複合的に振動した場合であっても、ロータ4をスムーズに回転させることができ、ロータ4の回転運動に伴う振動低減効果を向上させることができる。
In the vibration reducing device configured in this manner, when the
なお、本発明では、上述した円筒軸15,32を駆動ユニット1に連結し、ロータ4を保持する保持壁11や保持軸29をボディ2に設けるなど、各図に示す構成をいわゆる左右反転させた構成としてもよい。
In the present invention, the configuration shown in each figure is so-called left-right reversed, such as connecting the
1 駆動ユニット
2 ボディ
3 弾性部材
4 ロータ
5 主軸部
6 中間軸部
7,8 保持軸部
11 保持壁
12 位置規制部材
13 ナット
14,35,40 スラストベアリング
15,32 円筒軸
16 送りねじ機構
17,19,30,31,38 ねじ溝
18 雄ねじ部
20 雌ねじ部
21 ボール
22,36,37 フランジ部
24 ゴム
29 保持軸
33 小径部
34,39 ブッシュ
Claims (6)
前記駆動ユニットと前記支持体との間に設けられている振動抑制用の弾性部材と、
前記駆動ユニットと前記支持体とが振動により接近および離隔する振動方向に沿う軸線を中心に回転可能に設けられた回転慣性体と、
前記振動方向に沿う軸線を中心に回転可能でかつ前記振動方向には拘束した状態で前記回転慣性体を保持する保持部と、雄ねじ部および雌ねじ部を有しかつ前記振動方向への前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との相対的な移動によって前記回転慣性体を前記軸線を中心に回転させる送りねじ機構と、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とのいずれか一方が形成されたアーム部とを有し、前記駆動ユニットと前記支持体とが振動により接近および離隔することにより、前記回転慣性体を回転させかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する振動方向に前記回転慣性体を前後動させる振動変換機構とを備え、
前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方に前記保持部が設けられ、
前記駆動ユニットと前記支持体との他方に前記アーム部が設けられ、
前記回転慣性体に前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との他方が形成され、
前記回転慣性体と前記保持部とで前記振動方向の荷重を伝達する互いに対向した面の間に、前記回転慣性体と前記保持部とが相対回転することによる摩擦力を低減する軸受が設けられ、
前記駆動ユニットと前記支持体との一方と前記保持部との間、または前記駆動ユニットと前記支持体との他方と前記アーム部との間に、前記駆動ユニットと前記支持体とが前記振動方向とは異なる方向に相対移動した場合に、前記回転慣性体の回転中心軸線が前記振動方向に沿う軸線となるように前記駆動ユニットと前記支持体との一方と前記保持部との相対移動または前記駆動ユニットと前記支持体との他方と前記アーム部との相対移動を許容する軟性体が設けられている
ことを特徴とする振動抑制装置。 A vibration suppressing device for suppressing vibration transmitted between a drive unit that vibrates due to power output and a support that supports the drive unit,
an elastic member for suppressing vibration provided between the drive unit and the support;
a rotational inertia body rotatable about an axis along a vibration direction in which the drive unit and the support move toward and away from each other by vibration;
a holding portion for holding the rotational inertia body in a state of being rotatable about an axis along the vibrating direction and constrained in the vibrating direction; and a feed screw mechanism that rotates the rotary inertia body around the axis by relative movement of the internal thread and the internal thread, and an arm formed with either the external thread or the internal thread. and moving the rotary inertia body back and forth in the vibrating direction in which the drive unit and the support body move toward and away from each other by vibration, thereby rotating the rotary inertia body and moving the drive unit and the support body toward and away from each other. Equipped with a vibration conversion mechanism that allows
The holding portion is provided on one of the drive unit and the support,
The arm portion is provided on the other of the drive unit and the support,
the other of the male threaded portion and the female threaded portion is formed on the rotational inertia body;
A bearing for reducing frictional force caused by relative rotation between the rotary inertia body and the holding part is provided between the surfaces of the rotary inertia body and the holding part facing each other and transmitting the load in the vibration direction. ,
Between one of the drive unit and the support and the holding portion, or between the other of the drive unit and the support and the arm, the drive unit and the support are arranged in the vibration direction. Relative movement between one of the drive unit and the support body and the holding part so that the rotation center axis of the rotational inertia body becomes the axis along the vibration direction when relative movement is performed in a direction different from the A vibration suppressing device, comprising: a soft body that allows relative movement between the arm and the other of the drive unit and the support.
前記保持部は、前記駆動ユニットと前記支持体との一方に形成された環状の壁部を含み、
前記回転慣性体の先端の外径が、前記振動方向における前記回転慣性体の中央部分の外径よりも小さく形成され、
前記回転慣性体の先端が、前記壁部を貫通して保持され、
前記壁部を貫通した前記回転慣性体の先端に、前記壁部の側面に対向する固定部が取り付けられ、
前記壁部と前記振動方向における前記回転慣性体の中央部分とが前記振動方向で対向する面の間、および前記壁部と前記固定部とが前記振動方向で対向する面の間に、前記軸受が設けられている
ことを特徴とする振動抑制装置。 The vibration suppressing device according to claim 1,
the holding portion includes an annular wall formed on one of the drive unit and the support;
the outer diameter of the tip of the rotational inertia body is formed to be smaller than the outer diameter of the central portion of the rotational inertia body in the vibration direction;
the tip of the rotational inertia body is held through the wall,
A fixing part facing the side surface of the wall is attached to the tip of the rotational inertia body penetrating the wall,
Between the surfaces of the wall portion and the central portion of the rotational inertia body in the vibration direction facing each other in the vibration direction, and between the surfaces of the wall portion and the fixed portion facing each other in the vibration direction, the bearing A vibration suppressing device characterized by being provided with.
前記保持部は、前記駆動ユニットと前記支持体との一方に連結されかつ前記振動方向に延出しかつ前記回転慣性体を内側に収容する円筒軸を含み、
前記円筒軸の先端の内径および前記回転慣性体よりも前記駆動ユニットと前記支持体との一方側の部分である小径部の内径が、前記回転慣性体の外径よりも小さく形成され、
前記円筒軸の先端および前記小径部と前記回転慣性体とが前記振動方向で対向する面の間に、前記軸受が設けられている
ことを特徴とする振動抑制装置。 The vibration reduction device according to claim 1,
the holding part includes a cylindrical shaft connected to one of the drive unit and the support, extending in the vibration direction, and housing the rotational inertia body inside;
The inner diameter of the tip of the cylindrical shaft and the inner diameter of the small-diameter portion, which is a portion on one side of the drive unit and the support relative to the rotational inertia body, are formed to be smaller than the outer diameter of the rotational inertia body,
A vibration suppressing device, wherein the bearing is provided between the surfaces of the distal end of the cylindrical shaft and the small diameter portion and the rotational inertia body facing each other in the vibration direction.
前記保持部は、前記駆動ユニットと前記支持体との一方に連結されかつ前記振動方向に延出した保持軸を含み、
前記回転慣性体は、前記保持軸が貫通する円筒状に形成され、
前記保持軸は、前記回転慣性体を前記振動方向で挟んで設けられた二つの固定部を有し、
前記二つの固定部と前記回転慣性体とが前記振動方向で対向する面の間に、前記軸受が設けられている
ことを特徴とする振動抑制装置。 The vibration suppressing device according to claim 1,
the holding portion includes a holding shaft connected to one of the drive unit and the support and extending in the vibration direction;
The rotational inertia body is formed in a cylindrical shape through which the holding shaft passes,
The holding shaft has two fixed portions that sandwich the rotational inertia body in the vibration direction,
The vibration suppressing device, wherein the bearing is provided between the surfaces of the two fixed portions and the rotational inertia body facing each other in the vibration direction.
前記送りねじ機構は、ねじ溝の内部に球状のボールを転動可能に配置したボールねじ機構によって構成されていることを特徴とする振動抑制装置。 The vibration suppressing device according to any one of claims 1 to 4,
A vibration suppressing device according to claim 1, wherein the feed screw mechanism comprises a ball screw mechanism in which spherical balls are rotatably arranged inside screw grooves.
前記送りねじ機構のリード角が、45度より小さいことを特徴する振動抑制装置。 In the vibration suppression device according to any one of claims 1 to 5,
A vibration suppressing device, wherein a lead angle of the feed screw mechanism is smaller than 45 degrees.
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---|---|---|---|
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