JP4673798B2 - ダイナミックダンパ - Google Patents

Description

本発明は、振動体に弾性体を介して支持されたマスの共振により振動を低減するダイナミックダンパに関する。

ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに伝達される振動を低減すべく、ステアリングホイールのボスプレート部に弾性部材を介してマスダンパ部材を支持してダイナミックダンパを構成し、マスダンパ部材を共振周波数で共振させることで振動を低減するものが、下記特許文献１により公知である。
実開平４−５８４７９号公報

ところで、上記従来のものは、ダイナミックダンパが単一のマスダンパ部材しか備えていないため、低減可能な振動が、マスダンパ部材の共振周波数近傍の周波数の振動や、マスダンパ部材が共振する方向の振動に限られてしまい、ステアリングホイールに入力される周波数や方向が様々に異なる振動を充分に低減できないという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、周波数や方向が様々に異なる振動体の振動を効果的に低減可能な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、振動体に取り付けられる取付部材と、一側に凹部を有してコ字状に形成され、前記取付部材に第１弾性体を介して支持されたメインマスと、このメインマスの前記凹部内に第２弾性体を介して支持されたサブマスとを備え、前記第１弾性体が前記メインマスを前記取付部材に支持する方向と、前記第２弾性体が前記サブマスを前記メインマスに支持する方向とを相互に異ならせることで、前記メインマスおよび前記サブマスによる振動の減衰方向を相互に異ならせたことを特徴とするダイナミックダンパが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記メインマスおよび前記サブマスの質量、あるいは前記第１弾性体および前記第２弾性体のばね定数の少なくとも一方を相互に異ならせることで、前記メインマスおよび前記サブマスによる振動の減衰周波数を相互に異ならせたことを特徴とするダイナミックダンパが提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記サブマスを、前記凹部の相互に対向する二つの側面にそれぞれ前記第２弾性体を介して支持し、それら第２弾性体の、前記サブマスを前記メインマスに支持する方向の軸線を、相互に所定距離だけずらしたことを特徴とするダイナミックダンパが提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記サブマスを複数個設け、各々のサブマスは少なくともその質量を相互に異ならせたことを特徴とするダイナミックダンパが提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記各サブマスは、それらを前記第２弾性体を介して前記メインマスに支持する方向を相互に異ならせたことを特徴とするダイナミックダンパが提案される。

尚、実施の形態のボスプレート部１６は本発明の振動体に対応する。

請求項１の構成によれば、取付部材にコ字状に形成されたメインマスを、第１弾性体を介して支持するとともに、メインマスの凹部内に第２弾性体を介してサブマスを支持し、第１弾性体がメインマスを取付部材に支持する方向と、第２弾性体がサブマスをメインマスに支持する方向とを相互に異ならせることで、メインマスおよびサブマスによる振動の減衰方向を相互に異ならせたので、方向が異なる様々の振動を有効に低減することができ、しかも取付部材を振動体に取り付けるだけでメインマスおよびサブマスの組み付けを同時に完了することができるので、ダイナミックダンパの組付工数が削減される。またコ字状のメインマスの凹部内にサブマスを収納したので、ダイナミックダンパ全体をコンパクト化することができる。

また請求項２の構成によれば、メインマスおよびサブマスの質量、あるいは第１弾性体および第２弾性体のばね定数の少なくとも一方を相互に異ならせることで、メインマスおよびサブマスによる振動の減衰周波数を相互に異ならせたので、周波数が異なる様々の振動を有効に低減することができる。

また請求項３の構成によれば、第２弾性体の、サブマスをメインマスに支持する方向の軸線を同軸上に配置せず、所定距離だけ故意にずらすことで、サブマスの共振周波数の調整範囲を更に広げることができる。

また請求項４の構成によれば、複数のサブマスの共振周波数を容易に異ならせることができるので、より広い周波数領域の振動を低減することができる。

また請求項５の構成によれば、より広い周波数領域の振動だけでなく、更に多方向の振動をも低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の実施の形態を示すもので、図１は自動車の車室前部の斜視図、図２は図１の２方向拡大矢視図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４はダイナミックダンパの斜視図である。

図１〜図３に示すように、運転席シートの前方に配置されたステアリングホイール１１の内部に運転席用のエアバッグモジュール１２およびダイナミックダンパ１３が収納される。ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１４の後端にナット１５で固定されたボスプレート部１６と、ボスプレート部１６に固定されたフロントカバー１７と、フロントカバー１７の後面にボルト１８…で固定されたリヤカバー１９と、フロントカバー１７から放射状に延びる複数のスポーク部２０…と、スポーク部２０…の外周に連なるステアリングホイール本体部２１とを備える。

エアバッグモジュール１２は、折り畳んだエアバッグ２２と、エアバッグ２２を膨張させる高圧ガスを発生するインフレータ２３とを備えており、インフレータ２３がリテーナ２４を介して前記ボルト１８…でフロントカバー１７およびリヤカバー１９に共締めされる。ダイナミックダンパ１３は板状のボスプレート部１６の上部後面に固定される。

図４に示すように、ダイナミックダンパ１３は、平板状の取付部材３１と、この取付部材３１にラバー製の２個の第１弾性体３２，３２を介して接続されたコ字状の金属ブロックよりなるメインマス３３と、メインマス３３の凹部３３ａにラバー製の２個の第２弾性体３４，３４を介して接続された直方体状の金属ブロックよりなるサブマス３５とで構成されており、取付部材３１がボルト３６，３６およびナット３７，３７でステアリングホイール１１のボスプレート部１６に固定される。

角柱状に形成された第１弾性体３２，３２の軸線Ｌ１，Ｌ１の方向、即ち第１弾性体３２，３２がメインマス３３を取付部材３１に支持する方向はステアリングシャフト１４の長手方向と平行であり、同じく角柱状に形成された第２弾性体３４，３４の軸線Ｌ２，Ｌ２の方向、即ち第２弾性体３４，３４がサブマス３５をメインマス３３に支持する方向はステアリングホイール１１の回転面の方向と平行である。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

エンジンからの振動や路面からの振動がステアリングシャフト１４を介してステアリングホイール１１に入力されると、ステアリングホイール１１の振動が運転者の手に伝わって不快感を与える問題があるが、ステアリングシャフト１４に固定された取付部材３１に設けたダイナミックダンパ１３が前記振動を低減することで、運転者の不快感を和らげることができる。

即ち、取付部材３１に第１弾性体３２，３２を介して接続されたメインマス３３は、第１弾性体３２，３２のばね定数とメインマス３３の質量とにより定まる固有振動数を持ち、その固有振動数の近傍の周波数を持つ振動がボスプレート部１６から入力されると、メインマス３３が共振することで前記振動を打ち消して低減する。またサブマス３５にはボスプレート部１６の振動が取付部材３１、第１弾性体３２，３２、メインマス３３および第２弾性体３４，３４を介して伝達される。このとき、サブマス３５は第２弾性体３４，３４のばね定数とサブマス３５の質量とにより定まる固有振動数を持ち、その固有振動数の近傍の周波数を持つ振動が入力されると、サブマス３５が共振することで前記振動を打ち消して低減する。

メインマス３３は主として第１弾性体３２，３２の軸線Ｌ１，Ｌ１方向の振動、つまりステアリングシャフト１４の長手方向の振動を効果的に吸収する。またサブマス３５は第２弾性体３４，３４の軸線Ｌ２，Ｌ２方向の振動、つまりステアリングホイール１１の回転面内の一方向（前後方向）の振動を効果的に吸収する。このように、第１弾性体３２，３２の軸線Ｌ１，Ｌ１の方向、即ち第１弾性体３２，３２がメインマス３３を取付部材３１に支持する方向と、第２弾性体３４，３４の軸線Ｌ２，Ｌ２の方向、即ち第２弾性体３４，３４がサブマス３５をメインマス３３に支持する方向とを相互に異ならせることで、メインマス３３およびサブマス３５による振動の減衰方向を相互に異ならせることができる。

メインマス３３の質量はサブマス３５の質量に比べてかなり大きいため、第１弾性体３２，３２および第２弾性体３４，３４のばね定数がほぼ同じ場合には、メインマス３３の固有振動数はサブマス３５の固有振動数よりも低くなり、従ってメインマス３３は比較的に低い周波数の振動を減衰し、サブマス３５は比較的に高い周波数の振動を減衰することになる。

メインマス３３およびサブマス３５の固有振動数、つまり低減可能な振動数は、メインマス３３およびサブマス３５の質量と、第１、第２弾性体３２，３２；３４，３４のばね定数とを変化させることで任意に調整することができる。

以上のように、メインマス３３およびサブマス３５を組み合わせたことにより、単一のマスを用いる場合に比べて広い周波数領域の振動を低減できるだけでなく、異なる方向の振動も同時に低減することができる。しかもメインマス３３およびサブマス３５が共通の取付部材３１にマウントされているため、取付部材３１をステアリングホイール１１のボスプレート部１６に固定するだけで組み付けを完了することができ、メインマス３３およびサブマス３５を別個にマウントする場合に比べて組付工数を削減することができる。またコ字状のメインマス３３の凹部３３ａ内にサブマス３５を収納したので、ダイナミックダンパ１３全体をコンパクト化することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、サブマス３５の支持の仕方が第１の実施の形態と異なっている。第１の実施の形態ではメインマス３３の凹部３３ａの一つの側面に２個の第２弾性体３４，３４を介してサブマス３５を支持しているが、第２の実施の形態ではメインマス３３の凹部３３ａの相互に対向する二つの側面にそれぞれ第２弾性体３４，３４を介してサブマス３５を支持している。第２弾性体３４，３４の軸線Ｌ３，Ｌ３の方向、即ち第２弾性体３４，３４がサブマス３５をメインマス３３に支持する方向は第１の実施の形態の第２弾性体３４，３４の軸線Ｌ２，Ｌ２の方向、即ち第１の実施の形態の第２弾性体３４，３４がサブマス３５をメインマス３３に支持する方向に対して９０°ずれており、サブマス３５はステアリングホイール１１の回転面内の左右方向の振動を効果的に吸収する。

第２の実施の形態によれば第１の実施の形態の作用効果に加えて、２個の第２弾性体３４，３４の、サブマス３５をメインマス３３に支持する方向の軸線Ｌ３，Ｌ３を同軸上に配置せず、所定距離だけ故意にずらすことで、サブマス３５の共振周波数の調整範囲を更に広げることができる。

次に、図６に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態は単一のサブマス３５を備えているが、第３の実施の形態は前記サブマス３５を質量の異なる２個のサブマス３５Ａ，３５Ｂに分割し、それぞれのサブマス３５Ａ，３５Ｂを各１個の第２弾性体３４，３４でメインマス３３の凹部３３ａに支持したものである。

第３の実施の形態によれば第１の実施の形態の作用効果に加えて、２個のサブマス３５Ａ，３５Ｂの共振周波数を容易に異ならせることができるので、より広い周波数領域の振動を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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、実施の形態では本発明のダイナミックダンパをステアリングホイール１１の防振に適用しているが、ステアリングホイール１１の防振以外の任意の用途に適用することができる。

またメインマス３３およびサブマス３５，３５Ａ，３５Ｂの共振周波数を変化させるには、メインマス３３およびサブマス３５，３５Ａ，３５Ｂの形状や材質を変えて質量を異ならせる方法や、第１、第２弾性体３２，３２；３４，３４の形状や材質や方向やマスに対する支持位置を変えてばね定数を異ならせる方法が考えられる。第１、第２弾性体３２，３２；３４，３４を変更する方法は、メインマス３３やサブマス３５，３５Ａ，３５Ｂを変更する方法に比べて手軽であり、小幅な変更で振動の伝達状態を容易に変更することができる。

また第３の実施の形態において、２個のサブマス３５Ａ，３５Ｂの軸線の方向、即ち２個のサブマス３５Ａ，３５Ｂを２個の第２弾性体３４，３４を介してメインマス３３に支持する方向を相互に異ならせても良く、このようにすれば更に多方向の振動を低減することができる。

また第３の実施の形態において、サブマスの個数を３個以上に増加させれば、更に広い周波数領域の振動や、更に多方向の振動を低減することができる。

自動車の車室前部の斜視図 図１の２方向拡大矢視図 図２の３−３線拡大断面図 ダイナミックダンパの斜視図 第２の実施の形態に係るダイナミックダンパの斜視図 第３の実施の形態に係るダイナミックダンパの斜視図

１６ ボスプレート部（振動体）
３１ 取付部材
３２ 第１弾性体
３３ メインマス
３４ 第２弾性体
３５ サブマス
３５Ａ サブマス
３５Ｂ サブマス
Ｌ３ 第２弾性体の軸線

Claims (5)

1. 振動体（１６）に取り付けられる取付部材（３１）と、一側に凹部（３３ａ）を有してコ字状に形成され、前記取付部材（３１）に第１弾性体（３２）を介して支持されたメインマス（３３）と、このメインマス（３３）の前記凹部（３３ａ）内に第２弾性体（３４）を介して支持されたサブマス（３５，３５Ａ，３５Ｂ）とを備え、
   前記第１弾性体（３２）が前記メインマス（３３）を前記取付部材（３１）に支持する方向と、前記第２弾性体（３４）が前記サブマス（３５，３５Ａ，３５Ｂ）を前記メインマス（３３）に支持する方向とを相互に異ならせることで、前記メインマス（３３）および前記サブマス（３５，３５Ａ，３５Ｂ）による振動の減衰方向を相互に異ならせたことを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記メインマス（３３）および前記サブマス（３５，３５Ａ，３５Ｂ）の質量、あるいは前記第１弾性体（３２）および前記第２弾性体（３４）のばね定数の少なくとも一方を相互に異ならせることで、前記メインマス（３３）および前記サブマス（３５，３５Ａ，３５Ｂ）による振動の減衰周波数を相互に異ならせたことを特徴とする、請求項１に記載のダイナミックダンパ。
3. 前記サブマス（３５）を、前記凹部（３３ａ）の相互に対向する二つの側面にそれぞれ前記第２弾性体（３４）を介して支持し、それら第２弾性体（３４）の、前記サブマス（３５）を前記メインマス（３３）に支持する方向の軸線（Ｌ３）を、相互に所定距離だけずらしたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のダイナミックダンパ。
4. 前記サブマス（３５Ａ，３５Ｂ）を複数個設け、各々のサブマス（３５Ａ，３５Ｂ）は少なくともその質量を相互に異ならせたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のダイナミックダンパ。
5. 前記各サブマス（３５Ａ，３５Ｂ）は、それらを前記第２弾性体（３４）を介して前記メインマス（３３）に支持する方向を相互に異ならせたことを特徴とする、請求項４に記載のダイナミックダンパ。

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