JP5641817B2 - トルクロッド - Google Patents

Description

本発明はトルクロッド、より詳細には、ゴム部材を含む２つの弾性ブッシュを介してエンジンと車体フレームとを相互連結するトルクロッドであって、エンジン側から発せられる振動を、両弾性ブッシュを相互連結する連結部の延在方向へのマス部材の往復動によって相殺するアクティブ制御型の振動相殺手段を、その連結部に配設することにより省スペース化を実現し、また、車両の急加減速時に、トルクロッドに入力される連結部の中心軸線方向の静的負荷の、振動相殺手段への伝達を防止して、その振動相殺手段の耐久性を大幅に向上させたトルクロッドに関するものである。

自動車等の車両の優れた乗り心地を実現するために、エンジン側と車体側との間に配設されるトルクロッドには、アイドリング時、定常走行時等の、エンジン自体の加振作用に基く比較的小さな振動に対しては低い剛性を発揮して、その振動の、車体側への伝達を抑制する一方で、車両の急激な加減速時に、エンジンに作用する慣性力等の、エンジンへの大きな入力に対しては高い剛性を発揮して、エンジンの変位量を低減させるという背反する二つの機能が要求される。

かかる要求の下、特許文献１には、「第一の部材に取り付けられる第一の取付ブッシュと、前記第一の部材に対して離間配置された第二の部材に取り付けられる第二の取付ブッシュと、前記第一の取付ブッシュと前記第二の取付ブッシュを連結する連結部と、前記第一の取付ブッシュ、前記第二の取付ブッシュまたは前記連結部に相対移動可能に取り付けられるマスと、前記第一の取付ブッシュ、前記第二の取付ブッシュまたは前記連結部に対する前記マスの相対位置を移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを能動的に制御して、前記第一の取付ブッシュ、前記第二の取付ブッシュ、前記連結部、前記マス、および、前記アクチュエータを含むトルクロッド本体の重心を変化させる制御部と、を備えることを特徴とするトルクロッド装置。」が提案されており、これによれば、「制御部により能動的にマスの位置を変化させることで、トルクロッド本体の重心を変化させている。トルクロッド本体の重心を変化させることにより、トルクロッド本体の共振周波数が変化する。従って、入力トルクが変化する場合であっても、所定周波数帯以外の周波数帯における振動レベルを低減することが可能となる。特に、能動的にトルクロッド本体の共振周波数を変化させているため、応答性が高い。さらに、トルクロッド本体にトルクが入力される場合に、トルクロッド本体にバウンス、ピッチングおよびロールが発生する場合であっても、バウンス、ピッチングおよびロールとは無関係にマスの位置を変化させることができる。これにより、所定周波数帯以外の周波数帯における振動レベルを低減するように、マスを移動させることが可能となる。」としている。

しかしながら、それぞれのブッシュ、連結部、マス及びアクチュエータを含むトルクロッド本体の重心位置を変化させる上記手法は、トルクロッド本体のピッチング振動等に対しては有効であるものの、この手法はトルクロッド本体の重量を変化させるものではなく、例えば、両ブッシュ間を結ぶ連結部の延在方向の振動に対しては、共振周波数が変化しないため、所要の振動低減機能を発揮させることができない。

ところで、車両のトルクロッドではないが、特許文献２には、「自動車の懸架装置を構成する剛性のサスペンション部材において、軸部材と、該軸部材の外方に離間して独立配置された外筒部材を、軸方向に相対変位可能に設けると共に、それら軸部材と外筒部材の何れか一方に永久磁石を他方にコイルをそれぞれ固定的に装着せしめて、該永久磁石によって磁極が与えられる複数の第一の磁極部と、該コイルへの通電によって磁極が与えられる複数の第二の磁極部を、軸直角方向で対向位置するように、且つ軸方向で相互に位置をずらせて形成することにより、該第一の磁極部と該第二の磁極部の磁気作用に基づいて、該コイルへの非通電状態下で軸部材と外筒部材に対して軸方向の相対的な復元力が及ぼされる中立位置を与えると共に、該コイルへの通電により軸部材と外筒部材に対して軸方向の相対変位力を及ぼし得るようにしたリニア形磁気駆動装置を用い、前記軸部材と前記外筒部材の何れか一方を前記サスペンション部材に取り付けて、かかるリニア形磁気駆動装置を該サスペンション部材に装着することにより、該リニア形磁気駆動装置の前記コイルへの通電によって生ぜしめられる加振力が該サスペンション部材に及ぼされるようにしたことを特徴とする能動型防振サスペンション部材。」が記載されており、これによれば、「剛性サスペンション部材そのものの振動が、リニア形磁気駆動装置にて及ぼされる加振力によって相殺的に低減されて、ボデー側への振動伝達力が全体として抑えられることから、車室内の全体において、振動や騒音が低減されるのである。」とする。

尚、特許文献２に記載されたこのリニア形磁気駆動装置のような、いわゆる振動相殺手段は、入力された振動に対応する正確な可振応答が要求されるため、精密な構造を有するものとなる。そしてこの、振動相殺手段は通常、加振を制御するための制御系に接続される。

近年では、上記特許文献２に記載されたこのリニア形磁気駆動装置等の振動相殺手段を、トルクロッドに適用することによって、エンジン−車体間での振動伝達の低減を図る試みが行われつつある。

しかし、トルクロッドは、車両の急な加速時やブレーキング時に、エンジンの自重に基く慣性力により、両ブッシュを結ぶ連結部に、それの延在方向の大きな引張り荷重または圧縮荷重を受けるため、例えば、上記特許文献２に記載された能動型防振サスペンションに設けられるリニア形磁気駆動装置等の振動相殺手段を、同様の手法でトルクロッドに適用した場合は、大きな引張りもしくは圧縮荷重が、振動相殺手段に直接入力されることになり、これによって、振動相殺手段の加振応答の精度が低下してしまったり、振動相殺手段が早期に破損したりするという問題もあった。

これに対し、このような振動相殺手段を、トルクロッドの側面のような、両ブッシュ間を結ぶ連結部の外側に設けて、振動相殺手段への負荷入力を防止する手法等も考えられるが、この場合は、両ブッシュ間を結ぶ連結部に振動相殺手段を設けた場合よりもトルクロッド自体の体積が大きくなって、省スペース化に影響を及ぼすことになるという問題がある。

また、連結部の外側に振動相対手段を設けることによって、トルクロッドの完成モーメントが大きくなり、ピッチング振動での共振周波数が下がってしまうため、エンジン振動との共振による振り幅の大きな振動が生じやすくなり、トルクロッドの音振性能が低下してしまうという問題もある。

特開２００９−２４３５４８号公報 特開２０００−６６２８号公報

そこで本発明は、上記問題に鑑み、省スペース化を損ねることなしに、車両の急な加減速時にトルクロッド本体に入力される、大きな引張り及び圧縮荷重の、振動相殺手段への伝達を防止することによって、その振動相殺手段の耐久性を向上させたトルクロッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のトルクロッドは、振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に連結されるゴム部材を含む第１の弾性ブッシュと、振動発生側もしくは振動伝達側の他方側に連結されるゴム部材を含む第２の弾性ブッシュとを、連結部によって相互連結してなり、前記連結部内に、それぞれの弾性ブッシュの方向に延びるシャフトと、該シャフトに対してシャフトの延在方向に往復動するマス部材とを有し、トルクロッドに振動が入力された際にマス部材を電磁誘導制御して振動相殺する振動相殺手段を配設するとともに、前記連結部に、振動相殺手段のシャフトを、該シャフトの長さ方向に前記第１の弾性ブッシュまたは第２の弾性ブッシュと隔てるように位置して、シャフトの中心軸線と交差する方向に延びるとともに、シャフトの配設レベルを越える深さの空隙部を設けてなるものである。

ここで、前記空隙部について、「シャフトの配設レベルを越える深さ」であるとは、前記シャフトを長さ方向に仮想的に延長させた場合に、該延長部が当該空隙部を通過するような、前記空隙部の深さを言うものとする。
前記空隙部は、トルクロッドを貫通しても良く、また、トルクロッド内で終端する非貫通のものでも良い。

請求項１に記載したところにおいて、好ましくは、前記空隙部が、振動相殺手段のシャフトを、該シャフトの長さ方向に前記第１の弾性ブッシュおよび第２の弾性ブッシュと隔てて位置する２つの空隙部である。

請求項１もしくは２に記載したところにおいて、好ましくは、前記振動相殺手段を、前記シャフトの周面に取付けた電磁石と、前記シャフトを囲繞する外筒部と、該外筒部の内周面もしくは前記シャフトに取付けられた永久磁石と、前記シャフトと前記外筒部とを連結して、該外筒部をシャフトの軸線方向に付勢する弾性復元部材とで構成し、前記外筒部をマス部材として、該マス部材の往復動を、前記永久磁石と電磁石との相互間の電磁誘導によって行う。

請求項１〜３のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記空隙部にエラストマー材料を封入する。

本発明のトルクロッドでは、両弾性ブッシュを結ぶ連結部内に振動相殺手段を配設したことにより、省スペース化を実現するとともに、両弾性ブッシュ間を結ぶ、連結部の延在方向の振動を効果的に低減させることができる。

また、本発明のトルクロッドは、連結部に、振動相殺手段のシャフトを、それの長さ方向に前記第１の弾性ブッシュまたは第２の弾性ブッシュと隔てるように位置する空隙部を有しており、シャフト延在方向の引張りまたは圧縮荷重のトルクロッドへの入力に対しては、前記空隙部を変形させて、荷重を吸収させることにより、シャフトを含む、振動相殺手段への入力を十分に抑制して、振動相殺手段の作動性能の低下を効果的に防止するとともに、振動相殺手段の耐久性を大きく向上させることができる。

また、本発明のトルクロッドにおいて、さらに、前記振動相殺手段のマス部材の往復動を、外筒部の内周面もしくは前記シャフトに取付けた永久磁石と電磁石との相互間の電磁誘導によって行うものとすれば、例えば、前記電磁石をリード線等で適当な制御手段に接続することによって、容易に前記マス部材の振動を制御することができる。

さらに、使用する弾性部材のばね定数及びマス部材の重量を調節することによって、マス部材の振動の固有振動数を変更することができ、これによれば、所望の周波数の振動の抑制力を効果的に得ることができる。

本発明によるトルクロッドの一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示したトルクロッドの平面図である。 図１に示したトルクロッドのＡ−Ａ断面図である。 図１に示したトルクロッドのＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、空隙部の長さＬがそれぞれ異なる、本発明によるトルクロッドの実施形態の平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１〜４に示す実施形態においてトルクロッド１は、振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に連結されるゴム部材１２を含む第１の弾性ブッシュ２と、振動発生側もしくは振動伝達側の他方側に連結されるゴム部材１３を含む第２の弾性ブッシュ３とを、連結部４によって相互連結してなり、前記連結部４内に、それぞれの弾性ブッシュ２，３の方向に延びるシャフト７と、該シャフト７に対してシャフト７の延在方向に往復動するマス部材１０とを有する、アクティブ制御の振動相殺手段５を配設するとともに、前記連結部４に、振動相殺手段５のシャフト７を、該シャフト７の長さ方向に隔てて位置して、シャフト７の中心軸線ＣＬと交差する方向に延びるとともに、連結部４の上表面側から、シャフト７の配設レベルを越える深さの２つの空隙部６ａ，６ｂを有することを特徴とするものである。

尚、図１〜４に示した実施形態では、弾性ブッシュ２，３は、ゴム部材１２，１３並びに、振動発生側もしくは振動伝達側との連結に供する剛性内筒１６，１７によって構成されている。また、第１の弾性ブッシュ２のゴム部材１２には、剛性内筒１６の中心軸線方向に貫通する空所１８が設けられており、これらの空所１８によって、ゴム部材１２のばね定数を調整している。

また、図３に示したこのトルクロッド１のＡ−Ａ断面図によれば、振動相殺手段５は、前記シャフト７の周面に取付けた電磁石９と、前記シャフト７を囲繞する外筒部１９と、該外筒部１９の内周面に取り付けられて、前記電磁石９とシャフト径方向に対向する永久磁石８と、前記シャフト７と前記外筒部１９を連結して、該外筒部１９をシャフト７の軸線方向に付勢する弾性復元部材１１とを備えてなり、この振動相殺手段５は、前記永久磁石８及び前記外筒部１９の双方をマス部材１０として、該マス部材１０の往復動を前記永久磁石８及び電磁石９相互間の電磁誘導によって行う。

図示例では、電磁石９は、シャフト７と直交する方向に延在する巻芯１４にコイル１５を巻きつけて構成されており、コイル１５は、リード線２０によって図示しない制御手段に接続されている。

制御手段は、例えば、トルクロッド１に振動が入力された際に、マス部材１０がこの振動と逆位相に加振されるよう、振動相殺手段５をフィードフォワード制御する。
尚、図示は省略するが、電磁石と永久磁石は、双方をシャフトに取付けるものであっても良い。

図２及び３に示すように、このトルクロッド１の空隙部６ａ及び６ｂは、ともに、前記シャフト７の中心軸線ＣＬ方向に幅Ｗを有し、同軸線ＣＬと直角な方向に長さＬを有して延在する。

ここで、空隙部６ａ，６ｂの前記幅Ｗとしては、０．１〜５．０ｍｍ程度が好ましく、幅Ｗをこの範囲内にて好適に成型することができ、所望する振動相殺手段への荷重入力の抑制効果を十分に得ることができる。

また、空隙部６ａ，６ｂの前記長さＬは、トルクロッド１の幅ＴＷの０．５〜０．９５倍程度が好ましく、長さＬを幅ＴＷに対して上記範囲内とすることによって、より確実に、振動相殺手段への荷重入力の抑制効果を得ることができる。

さらに、図４に示すように、この空隙部６ａ及び６ｂは、連結部４の上表面側から測って、前記シャフト７の配設レベルを超える深さＤを有する。

ここで、図示例では、空隙部６ａ及び６ｂは、連結部４の上表面側に開口しているために、深さＤを上表面側から測定したが、本発明においては、前記空隙部６ａ，６ｂは、例えば、連結部４の下表面側や側面側に開口していてもよく、その際、深さＤは、開口側の面から測定するものとする。

さらに、空隙部６ａ及び６ｂは、図示例のように連結部４内で終端していてもよく、また、図示されないが、該深さ方向に連結部４を貫通していてもよい。
尚、空隙部６は、振動相殺手段のシャフト７を、その長さ方向に第１の弾性ブッシュ２または第２の弾性ブッシュ３のいずれか一方と隔てるように位置する１つの空隙部であっても良い。

空隙部６ａ，６ｂ内には、例えば、ゴム等のエラストマー材料を封入することもできる。
このように、空隙部６に、減衰を付与するものとしてゴム等のエラストマー材料を封入することにより、シャフト７の軸方向の振動に減衰を付与することができ、振動相殺手段への振動入力を減衰できるので、振動相殺手段の耐久信頼性が向上し、トルクロッドの共振抑止を図ることができる。

図１〜４に示したトルクロッド１の構造に従い、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような、空隙部６ａ，６ｂの長さＬがそれぞれ異なるトルクロッドをアルミ鋳物によって作成し、これらを発明例１及び２とした。尚、空隙部の長さＬ、幅Ｗ及び深さＤ、並びにトルクロッドの幅ＴＷは、表１に示す通りである。

次に、空隙部を配設しない発明例１及び２と同様の構造のトルクロッドを、アルミ鋳物及び鋳鉄によってそれぞれ作成し、これらを比較例１及び２とした。

かくして得られた発明例及び比較例のトルクロッドのそれぞれに対して、シャフトの軸線方向に８０００Ｎの圧縮荷重を負荷し、その際に振動相殺手段のシャフトに入力される荷重（Ｎ）を測定した。表１にその結果を示す。

尚、この測定試験において、上記圧縮荷重は、衝撃荷重入力時の車体変形等による、トルクロッドへの入力荷重を想定したものであり、８０００Ｎは、フルスロットル時の車両のトルクロッドに生じる入力荷重（３０００〜４０００Ｎ）の約２倍にあたる。

上記表１において、「割合」とは、トルクロッドに負荷した圧縮荷重８０００Ｎに対する、シャフトへの入力荷重（Ｎ）の割合を示す。また、空隙部の深さＤについて、「貫通」とは、当該空隙部がトルクロッドの厚み方向に貫通していることを言う。

表１によれば、発明例１及び２のトルクロッドでは、比較例１及び２のトルクロッドに比べ、シャフトへの入力荷重が大幅に低減されていることがわかる。また、発明例１及び２を比較することにより、空隙部の長さＬを長くするほど、よりシャフトへの荷重入力が低減されることがわかる。

以上の結果より、本発明のトルクロッドは、シャフトを含む振動相殺手段への荷重入力を十分効果的に抑制できるものであると言える。

尚、上記評価試験では、空隙部をトルクロッドの厚み方向に貫通させたものを例示したが、本発明では、例えば、トルクロッドを貫通させることなく厚みを数ｍｍ程度残して、空隙部を設けることもできる。

ＣＬ シャフト中心軸線
１ トルクロッド
２ 第１の弾性ブッシュ
３ 第２の弾性ブッシュ
４ 連結部
５ 振動相殺手段
６ａ 空隙部
６ｂ 空隙部
７ シャフト
８ 永久磁石
９ 電磁石
１０ マス部材
１１ 弾性部材
１２ ゴム部材
１３ ゴム部材
１４ 巻芯
１５ コイル
１６ 剛性内筒
１７ 剛性内筒
１８ 空所
１９ 外筒部材
２０ リード線
２１ 蓋
Ｗ 空隙部の幅
Ｌ 空隙部の長さ
Ｄ 空隙部の深さ
ＴＷ トルクロッドの幅

Claims (4)

1. 振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に連結されるゴム部材を含む第１の弾性ブッシュと、振動発生側もしくは振動伝達側の他方側に連結されるゴム部材を含む第２の弾性ブッシュとを、連結部によって相互連結してなるトルクロッドであって、
   前記連結部内に、それぞれの弾性ブッシュの方向に延びるシャフトと、該シャフトに対してシャフトの延在方向に往復動するマス部材とを有し、トルクロッドに振動が入力された際にマス部材を電磁誘導制御して振動相殺する振動相殺手段を配設するとともに、前記連結部に、振動相殺手段のシャフトを、該シャフトの長さ方向に前記第１の弾性ブッシュまたは第２の弾性ブッシュと隔てるように位置して、シャフトの中心軸線と交差する方向に延びるとともに、シャフトの配設レベルを越える深さの空隙部を有することを特徴とするトルクロッド。
2. 前記空隙部は、振動相殺手段のシャフトを、該シャフトの長さ方向に前記第１の弾性ブッシュおよび第２の弾性ブッシュと隔てて位置する２つの空隙部である請求項１に記載のトルクロッド。
3. 前記振動相殺手段が、前記シャフトの周面に取付けた電磁石と、前記シャフトを囲繞する外筒部と、該外筒部の内周面もしくは前記シャフトに取付けられた永久磁石と、前記シャフトと前記外筒部とを連結して、該外筒部をシャフトの軸線方向に付勢する弾性復元部材とを含み、前記外筒部をマス部材として、該マス部材の往復動を、前記永久磁石と電磁石との相互間の電磁誘導によって行うものである、請求項１もしくは２に記載のトルクロッド。
4. 前記空隙部にエラストマー材料を封入してなる請求項１〜３のいずれかに記載のトルクロッド

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