JP4421851B2 - ダイナミックダンパ - Google Patents

Description

本発明は、マスの表面を弾性体で覆った制振部材を振動体に設けたハウジング内に収納することで該振動体を制振するダイナミックダンパに関する。

自動車のエンジンマウントブラケット、車体フレーム、サスペンションアーム、サブフレーム等の振動伝達部材を制振すべく、両端を閉塞した円筒状のハウジングを振動伝達部材に水平に固定し、その内部に少なくとも表面が弾性体で覆われた円柱状の制振部材を軸方向および径方向に移動可能に収納した制振装置が下記特許文献１により公知である。
ＷＯ００−１４４２９号公報

ところで、上記従来のものは振動伝達部材が水平方向に振動すると、制振部材がハウジングの内部で水平方向（ハウジングの軸線方向）に移動し、表面の弾性体がハウジングの内壁に対して摺動したり衝突したりする際のエネルギー損失によってインパクトダンパとしての機能を発揮するようになっている。また制振部材は重力でハウジングの底部内面に当接しているため、制振部材がハウジングの底部内面から離反しない程度の上下方向の振動が入力された場合には、制振部材がダイナミックダンパとしての機能を発揮するものと考えられる。しかもダイナミックダンパを含む系が共振周波数において共振して上下方向に大きく振動すると、制振部材が飛び跳ねてハウジングから離間するため、前記系の共振周波数がずれて共振を抑制する効果が発揮される。

しかしながら、上記ダイナミックダンパとしての制振効果と、制振部材の飛び跳ねによる共振抑制効果とは、上下方向の振動が入力された場合に限られ、水平方向の振動が入力された場合には、制振部材がハウジングに対して水平方向に摺動するために上記何れの効果も期待することができない。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、複数の方向から入力される振動に対して優れた制振効果を発揮するダイナミックダンパを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、マスの表面を弾性体で覆った球状の制振部材を、振動体に設けられて制振部材の上下及び四方を遊隙を存して取り囲むハウジング内に収納することで、該振動体を制振するダイナミックダンパにおいて、ハウジングは、制振部材を載置させる底壁と、その底壁の前端より起立する前壁と、その底壁の後端より起立する後壁とを備えており、制振部材は、弾性体の球面をなす外面より一体に突出させた弾性突起部が該制振部材と後壁との間で圧縮されることで生じる弾発力で前壁側に付勢されて、通常はその前壁に押し付けられた状態に保持され、かつ振動体に制振部材を付加した系の共振周波数において、該制振部材が前壁及び後壁の少なくとも一方から離間可能であることを特徴とするダイナミックダンパが提案される。

尚、実施例のサブフレーム１１およびエンジンマウントブラケット２１は本発明の振動体に対応する。

本発明によれば、マスの表面を弾性体で覆った制振部材を振動体に設けたハウジング内に収納し、制振部材をハウジングの前壁と底壁に当接するように付勢してダイナミックダンパを構成したので、振動体単独の固有振動周波数における共振を、ハウジングに弾性体を介して当接する制振部材の振動により制振することができる。また振動体にダイナミックダンパを付加した系の共振周波数においては、制振部材が飛び跳ねてハウジングの前壁及び底壁の少なくとも一方から離間することにより、ダイナミックダンパを持たない振動体単独の振動特性に近づき、前記ダイナミックダンパを付加した系の共振周波数における共振を抑制することができる。また制振部材は、弾性体と一体であって圧縮状態にある弾性突起部の弾発力により、通常はハウジングの前壁に当接するように付勢されているので、二方向の振動に対して移動を阻止されてダイナミックダンパとしての前記制振効果を発揮することができる。しかも前記共振周波数で制振部材が飛び跳ねて弾性体がハウジングの壁面に対して滑ったり衝突したりすることで、インパクトダンパの機能が発揮されて制振効果が更に向上する。

また特に制振部材を弾性体の一部を突出させた弾性突起部の弾発力で付勢し、その弾発力で制振部材を前壁に強く押し付けて、ダイナミックダンパの制振機能をチューニングすることができるので、部品点数を増加させることなく付勢力の設定自由度を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は第１参考例を示すもので、図１はダイナミックダンパを装着した自動車のサブフレームの斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３はダイナミックダンパの等価モデルを示す図、図４はダイナミックダンパの制振効果を示すグラフである。

図１および図２に示すように、自動車のサブフレーム１１の取付面１１ａに直方体状の内部空間を有するハウジング１２が固定される。ハウジング１２の内部には、比重の大きい金属製のマス１３の外周をゴム等の弾性体１４で覆った制振部材１５が収納される。球状をなす制振部材１５の直径は直方体状のハウジング１２の一辺よりも小さく設定されており、従って制振部材１５はハウジング１２の内部で前後左右上下に移動可能である。

サブフレーム１１の取付面１１ａは水平面に対して角度θで前下りに傾斜しており、制振部材１５はハウジング１２の底壁１２ａにａ点で当接し、かつハウジング１２の前壁１２ｂにｂ点で当接する。制振部材１５の重量をＷとすると、ａ点の当接荷重はＷｃｏｓθであり、ｂ点の当接荷重はＷｓｉｎθである。従って、制振部材１５はハウジング１２の底壁１２ａおよび前壁１２ｂによって上下方向および前後方向に位置決めされる。これらのハウジング１２および制振部材１５はダイナミックダンパＤを構成する。

図３は、サブフレーム１１およびダイナミックダンパＤを含む系の等価モデルであって、サブフレーム１１は車体フレーム１６に図示せぬ弾性マウントの仮想的なスプリング１７およびダッシュポット１８を介して支持され、制振部材１５は弾性体１４の仮想的なスプリング１９およびダッシュポット２０を介してサブフレーム１１に支持される。制振部材１５がハウジング１２の底壁１２ａおよび前壁１２ｂに当接しているとき、弾性体１４の仮想的なスプリング１９およびダッシュポット２０はサブフレーム１１に接続され（図３（Ａ）参照）、制振部材１５がハウジング１２の底壁１２ａおよび前壁１２ｂから離間しているとき、弾性体１４の仮想的なスプリング１９およびダッシュポット２０はサブフレーム１１から切り離される（図３（Ｂ）参照）。

図４の破線はダイナミックダンパＤを備えていないサブフレーム１１の、上下方向の振動の入力周波数に対する加速度の特性を示すものである。ダイナミックダンパＤを備えていないサブフレーム１１は、３８Ｈｚの近傍に共振周波数があり、その近傍で加速度が約３Ｇまで急激に増加している。それに対して、実線はダイナミックダンパＤを備えたサブフレーム１１の特性を示すものである。ダイナミックダンパＤを備えたサブフレーム１１は、その制振機能によって前記共振周波数の付近での加速度が約０．１Ｇまで激減してしている。

ダイナミックダンパＤを備えたサブフレーム１１は３５Ｈｚの近傍に新たな共振周波数が発生しているが、上下方向の加速度が約１Ｇを超えると制振部材１５がハウジング１２の内部で飛び跳ねて底壁１２ａ、前壁１２ｂおよびその他の壁との接触が絶たれるため、制振部材１５とサブフレーム１１とが切り離された図３（Ｂ）の状態となり、３５Ｈｚの近傍の共振現象を抑制することができる。このとき、制振部材１５とハウジング１との接触が完全に絶たれれば、その特性はダイナミックダンパＤを備えていないサブフレーム１１の破線の特性になり、加速度は約０．２Ｇまで減少するはずであるが、実際には制振部材１５とハウジング１２との接触が完全に絶たれることがないため、１Ｇ程度の加速度が発生している。

以上をまとめると、図４において斜線を施した領域がダイナミックダンパＤによる制振効果を表しており、網掛けした領域が制振部材１５がハウジング１２の内部で飛び跳ねたことによる制振効果を表している。

以上、上下方向の振動が入力された場合について説明したが、前後方向の振動が入力された場合にも同様の効果が達成される。即ち、サブフレーム１１に前後方向の振動が入力されたとき、ダイナミックダンパＤの機能でサブフレーム１１単体の共振周波数の付近での加速度を大幅に減少させることができ、ダイナミックダンパＤを備えたサブフレーム１１の前後方向の振動に対する新たな共振周波数の近傍では、制振部材１５がハウジング１２の内部で飛び跳ねることで、前記新たな共振周波数の近傍での共振を抑制して加速度を低減することができる。しかも制振部材１５を重力で付勢して底壁１２ａおよび前壁１２ｂに当接させているので、特別の付勢部材が不要である。

また制振部材１５がハウジング１２の内部で飛び跳ねると、制振部材１５の弾性体１４がハウジング１２の内壁に対して摺動したり衝突したりすることで、その際のエネルギー損失によって制振部材１５はインパクトダンパとしての制振効果を発揮することができる。更に、サブフレーム１１の取付面１１ａの角度θを変化させることで、振動の大小に対するチューニングが可能である。しかもハウジング１２を図２の紙面と直交する方向に傾けることで、３方向の振動の制振が可能となる。

図５および図６は第２参考例を示すもので、図５はダイナミックダンパを装着した自動車のエンジンマウントブラケットの斜視図、図６は図５の６−６線拡大断面図である。

自動車のエンジンマウントブラケット２１の側面に固定されたハウジング１２の内部に、第１参考例と同じ構造の制振部材１５が収納される。ハウジング１２の底壁１２ａは水平線Ｈに対して傾斜しており、重力で付勢された制振部材１５はハウジング１２の底壁１２ａにａ点で当接し、前壁１２ｂにｂ点で当接する。

図７は第３参考例を示すもので、そのハウジング１２は、水平な底壁１２ａと、その底壁１２ａの前端より起立する前壁１２ｂと、制振部材１５に係合する高さの低い前方張出部を下部に有して底壁１２ａの後端部より起立する後壁１２ｄとを備えている。そして、制振部材１５は、前記前方張出し部との係合により前壁１２ｂ側に重力で付勢されて、通常はその前壁１２ｂと底壁１２ａとに当接した状態に保持され、このとき底壁１２ａのａ点および前壁１２ｂのｂ点に加えて、後壁１２ｄの前記前方張出し部上端のｃ点に制振部材１５を当接させている。

図８は第４参考例を示すもので、その制振部材１５は円板状のマス１３と、その外周を覆う弾性体１４とで構成されている。ハウジング１２の内部で弾性体１４を斜めに立てかけることで、底壁１２ａのａ点と、一方の側壁１２ｃの上部のｂ点と、他方の側壁１２ｃ′の下部のｃ点とに制振部材１５を当接させることができる。尚、このマス１３は四角板状であっても良い。

しかして、これらの第２参考例〜第４参考例によっても、前記第１参考例と同様の作用効果を達成することができる。

図９は本発明の実施例を示すもので、そのハウジング１２の底壁１２ａは水平であり、相対向する前壁１２ｂおよび後壁１２ｄは鉛直である。制振部材１５の弾性体１４は、それの球面をなす外面より一体に突出する弾性突起部１４ａを有しており、自由状態で鎖線の形状を有する突起部１４ａを圧縮状態とし、底壁１２ａおよび後壁１２ｄの角部にｃ点およびｄ点で当接させている。

この実施例によれば、弾性体１４の弾性突起部１４ａの弾発力で制振部材１５を前壁１２ｂのｂ点に強く押し付け、ダイナミックダンパＤの制振機能をチューニングすることができるという、更なる作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではマス１３の外周を弾性体１４で覆って制振部材１５を構成しているが、制振部材１５を無垢の弾性体１４で構成しても良い。この場合、弾性体１４の外周部を除く部分がマス１３を構成することになる。

また本発明のダイナミックダンパＤは、自動車の構成部品以外の任意の振動体の制振に適用することができる。

第１参考例に係るダイナミックダンパを装着した自動車のサブフレームの斜視図 図１の２−２線拡大断面図 ダイナミックダンパの等価モデルを示す図 ダイナミックダンパの制振効果を示すグラフ 第２参考例に係るダイナミックダンパを装着した自動車のエンジンマウントブラケットの斜視図 図５の６−６線拡大断面図 第３参考例に係る、前記図２に対応する図 第４参考例に係る、前記図２に対応する図 本発明の実施例に係る、前記図２に対応する図

１１ サブフレーム（振動体）
１２ ハウジング
１２ａ 底壁
１２ｂ 前壁
１２ｄ 後壁
１３ マス
１４ 弾性体
１４ａ 弾性突起部
１５ 制振部材
２１ エンジンマウントブラケット（振動体）

Claims (1)

1. マス（１３）の表面を弾性体（１４）で覆った球状の制振部材（１５）を、振動体（１１，２１）に設けられて制振部材（１５）の上下及び四方を遊隙を存して取り囲むハウジング（１２）内に収納することで、該振動体（１１，２１）を制振するダイナミックダンパにおいて、
   ハウジング（１２）は、制振部材（１５）を載置させる底壁（１２ａ）と、その底壁（１２ａ）の前端より起立する前壁（１２ｂ）と、その底壁（１２ａ）の後端より起立する後壁（１２ｄ）とを備えており、
   制振部材（１５）は、弾性体（１４）の球面をなす外面より一体に突出させた弾性突起部（１４ａ）が該制振部材（１５）と後壁（１２ｄ）との間で圧縮されることで生じる弾発力で前壁（１２ｂ）側に付勢されて、通常はその前壁（１２ｂ）に押し付けられた状態に保持され、かつ振動体（１１，２１）に制振部材（１５）を付加した系の共振周波数において、該制振部材（１５）が前壁（１２ｂ）及び底壁（１２ａ）の少なくとも一方から離間可能であることを特徴とするダイナミックダンパ。