JP5886135B2 - ダイナミックダンパー - Google Patents

Description

本発明は、振動減衰技術に係るダイナミックダンパーに関する。本発明のダイナミックダンパーは例えば、自動車等車両における中空状のプロペラシャフトの内側に装着され、その動的吸振作用によって、プロペラシャフトに発生する曲げ振動などを減衰させる。

従来から図４に示すように、中空軸５１の内側に装着されるダイナミックダンパー５２であって、中空軸５１の内周側に取り付けられる取付部５３と、取付部５３の内周側に設けられた弾性体５４と、弾性体５４の内周側に設けられた質量体５５とを有するダイナミックダンパー５２が知られている（特許文献１参照）。

上記ダイナミックダンパー５２においては、弾性体５４をバネ、質量体５５をマスとするバネ−マスよりなる共振系が設定され、図５に示すようにこのバネ−マス共振系の共振周波数を中空軸５１に発生する曲げ振動の共振周波数ｆ_０と一致させることにより曲げ振動を低減させることが可能とされるが、共振周波数から外れる領域ｆ_１，ｆ_２では反対に振動レベルが悪化（増大）する問題がある。

上記問題に対し図６に示すように、環状の質量体５５を円周上分割し、遠心力による質量体５５の径方向移動により弾性体５４のバネ定数を変化させ、これにより回転数（周波数）の増大に応じてバネ−マス共振系の共振振動数を変化させる構造のものが開発されているが、この構造では質量体５５を径方向に移動させるためのスペースが必要とされるため、この分、その外周側に配置される弾性体５４を自由に設計できるスペースが減少するという問題がある（特許文献２参照）。

特開２００３−３１４６１５号公報（図５） 特開平６−９４０７５号公報

本発明は以上の点に鑑みて、回転数（周波数）の増大に応じてバネ−マス共振系の共振振動数を変化させることができ、もって広い回転数領域で振動を減衰させることができるとともに、質量体を径方向に移動させるためのスペースを確保する必要もないダイナミックダンパーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるダイナミックダンパーは、中空軸の内側に装着されるダイナミックダンパーであって、前記中空軸の内周側に取り付けられる取付部と、前記取付部の内周側に設けられた円周上複数の弾性体バネ部と、前記弾性体バネ部の内周側に設けられた質量体とを有するダイナミックダンパーにおいて、前記弾性体バネ部は、当該ダイナミックダンパーの中心軸線に直交する方向に対し斜めに傾斜した形状の軸方向断面形状を備え、前記弾性体バネ部に、遠心力により径方向に回転挙動する回転質量体が組み付けられ、前記回転質量体が遠心力により径方向に回転挙動したときに前記弾性体バネ部が弾性変形して前記弾性体バネ部の斜めに傾斜した形状が前記直交する方向へ向けて立ち上げられることにより前記弾性体バネ部の圧縮バネ成分が増大しバネ定数が高くなることを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるダイナミックダンパーは、上記した請求項１記載のダイナミックダンパーにおいて、前記弾性体バネ部の斜めに傾斜した形状は、底辺に対し上辺が軸方向一方に変位した平行四辺形ないし略平行四辺形状であり、前記回転質量体は、前記弾性体バネ部に埋設された被埋設部の軸方向一方の端部に錘部を設けたものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項３によるダイナミックダンパーは、上記した請求項２記載のダイナミックダンパーにおいて、前記錘部は、前記弾性体バネ部と一体の弾性体被覆部によって被覆されていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明のダイナミックダンパーにおいて、取付部および質量体間に配置される円周上複数の弾性体バネ部はそれぞれ、当該ダイナミックダンパーの中心軸線に直交する方向に対し斜めに傾斜した形状の軸方向断面形状を備え、すなわち当該ダイナミックダンパーの中心軸線に直交する方向に対し傾斜角が設定されている。またこの弾性体バネ部には、遠心力により径方向に回転挙動する回転質量体が組み付けられている。

初期状態における弾性体バネ部のバネ成分Ｋは、上記傾斜角の設定により圧縮バネ成分Ｋｃと、せん断バネ成分Ｋｓとに分けられる。回転数の増加に伴い遠心力により回転質量体が弾性体バネ部内で回転挙動すると上記傾斜角が減少して垂直（軸直角）に近くなるため、ＫｃがＫｃ’、ＫｓがＫｓ’となり、これらはそれぞれ、Ｋｃ＜Ｋｃ’、Ｋｓ＞Ｋｓ’の関係となる。そして元来、圧縮・せん断バネの関係はＫｃ＞Ｋｓであることから、Ｋ＜Ｋ’（Ｋ’は弾性変形状態における弾性体バネ部のバネ成分）となり、回転数の増加に伴いバネ定数が高くなる作用が得られ、結果としてバネ−マス共振系の共振周波数が回転数とともに上昇する。したがって当初、共振周波数から外れる領域であっても共振周波数が上昇するために、この当初外れる領域の振動を減衰させることが可能とされる。

弾性体バネ部の斜めに傾斜した形状は典型的には、底辺に対し上辺が軸方向一方に変位した平行四辺形ないし略平行四辺形状であり、回転数の増加に伴い遠心力により回転質量体が弾性体バネ部内で回転挙動するとこの平行四辺形の左右側辺の傾斜角が減少して垂直（軸直角）に近くなるため、平行四辺形が長方形に近付くかたちに弾性変形する。そしてこのように弾性体バネ部を弾性変形させるため、回転質量体としては、弾性体バネ部に埋設された被埋設部の軸方向一方の端部に錘部を設けたものとする。

すなわち、遠心力が作用すると、回転質量体の軸方向一方の端部に設けられた錘部が径方向外方へ向けて変位する。したがって回転質量体は、軸方向一方の端部が径方向外方へ向けて変位するとともに反対側の軸方向他方の端部が径方向内方へ向けて変位するように回転挙動する。これに対し平行四辺形は、底辺に対し上辺が軸方向一方に変位した形状であるため、回転質量体が上記方向に回転挙動すると、平行四辺形が長方形に近付くかたちに弾性変形する。

回転質量体の軸方向一方の端部に設けられた錘部が弾性体バネ部から軸方向一方へ突出している場合、この錘部の径方向外方には間隔をあけて取付部が配置され、径方向内方には間隔をあけて質量体が配置されることがある。取付部は中空軸の内周面に取り付けられている。したがってこのような場合、錘部は、取付部および質量体の径方向変位を一定量までに規制する径方向ストッパーとしても機能する。したがって取付部および質量体が大きく径方向変位して弾性体バネ部を過度に圧縮するのを抑制することが可能とされ、これにより弾性体バネ部のバネとしての寿命を延ばすことが可能とされる。

また、このとき、錘部を、弾性体バネ部と一体の弾性体被覆部によって被覆しておくことにより、錘部が取付部に直接接触して取付部を傷付けるのを抑制することが可能とされる。錘部を含む回転質量体は一般に、所定の質量を確保するため、金属等剛材製の部品とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したように、回転数の増加に伴い遠心力により回転質量体が弾性体バネ部内で回転挙動すると弾性体バネ部の傾斜角が減少して垂直に近くなるため、バネ定数が高くなり、バネ−マス共振系の共振周波数が回転数とともに上昇する。したがって当初、共振周波数から外れる領域であっても共振周波数が上昇するため、この当初外れる領域の振動を減衰させることが可能とされる。また質量体は、上記従来技術のように円周上分割されておらず、遠心力が作用しても径方向に移動せず、よって移動のためのスペースを必要としない。回転質量体は弾性体バネ部の径方向高さ内に設置されるものである。したがってこれらのことから本願発明によれば所期の目的どおり、回転数（周波数）の増大に応じてバネ−マス共振系の共振振動数を変化させることができ、もって広い回転数領域で振動を減衰させることができるとともに、質量体を径方向に移動させるためのスペースを確保する必要もないダイナミックダンパーを提供することができる。また、回転質量体の錘部を弾性体バネ部と一体の弾性体被覆部によって被覆することにより、錘部が取付部に直接接触して取付部を傷付けるのを抑制することができる。

本発明の実施例に係るダイナミックダンパーの一部切り欠きした斜視図 同ダイナミックダンパーの半裁断面図であって、（Ａ）は同ダイナミックダンパーの初期状態を示す半裁断面図、（Ｂ）は同ダイナミックダンパーの作動状態を示す半裁断面図 本発明の他の実施例に係るダイナミックダンパーの半裁断面図 従来例に係るダイナミックダンパーの断面図 周波数と振動レベルとの関係を示すグラフ図 他の従来例に係るダイナミックダンパーの断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）円周上に分割設置された弾性体バネ部と質量体とからなるダイナミックダンパーにおいて、弾性体バネ部をプロペラシャフト長手方向断面に傾斜させ、中間に遠心力によりバネ部内で径方向に回転挙動し得る遠心質量体を持つことを特徴とするダイナミックダンパー。
（２）前記遠心質量体を弾性体バネ部と同一部材からなる被覆部で被覆したことを特徴とするダイナミックダンパー。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１および図２は、本発明の実施例に係るダイナミックダンパー１１を示している。図２（Ａ）は、同ダイナミックダンパー１１の初期状態（同ダイナミックダンパー１１に遠心力が作用していない状態）を示し、図２（Ｂ）は同ダイナミックダンパー１１の作動状態（同ダイナミックダンパー１１に遠心力が作用している状態）を示している。

図２（Ａ）に示すように当該実施例に係るダイナミックダンパー１１は、中空軸（例えば自動車等車両における中空状のプロペラシャフト）５１の内側（内周側）に装着され、その動的吸振作用によって、中空軸５１に発生する曲げ振動などを減衰させる。曲げ振動は、中空軸５１の中心軸線０に対し直交ないし略直交する方向（軸直角方向）の振動である。

また、当該実施例に係るダイナミックダンパー１１は、中空軸５１の内周面に取り付けられた取付部１２と、取付部１２の内周側に設けられた円周上複数の弾性体バネ部１６と、弾性体バネ部１６の内周側に設けられた質量体１７とを有している。

このうち、取付部１２は、金属等剛材よりなる環状の取付用補強部材（固定用補強部材）１３を有し、この取付用補強部材１３の外周面にゴム状弾性体よりなる弾性体取付部（弾性体固定部）１４が全周に亙って被着（加硫接着）されている。取付部１２は、所定の嵌合代をもって中空軸５１の内周面に嵌合（固定）されている。

質量体１７は、金属等剛材によって円柱状に成形され、円柱の中心軸線０を中空軸５１ないし当該ダイナミックダンパー１１の中心軸線０と合致するように配置されている。質量体１７は所定の質量を備えている。

弾性体バネ部１６は、上記したように円周上に複数が配置され（例えば円周上３等配）、それぞれゴム状弾性体よりなり、取付用補強部材１３の内周面および質量体１７の外周面にそれぞれ被着した環状の弾性体連結部１５，１８を介して取付用補強部材１３および質量体１７に連結されている。弾性体バネ部１６および弾性体連結部１５，１８は一体成形されており、これらに加え上記弾性体取付部１４も一体成形されたものであっても良い。弾性体バネ部１６は所定のバネ定数を備えている。

弾性体バネ部１６は、これを軸方向から見ると径方向に延びるように形成されているが、その軸方向断面形状は図２（Ａ）に示すように、当該ダイナミックダンパー１１の中心軸線０に直交する方向（径方向）に対し斜めに傾斜した形状とされ、すなわち当該ダイナミックダンパー１１の中心軸線０に直交する方向に対し軸方向一方（図では右方）へ向けての傾斜角θが設定されている。斜めに傾斜した形状は具体的には、底辺１６ａに対し上辺１６ｂが軸方向一方に変位した平行四辺形ないし略平行四辺形状とされている。

また、この弾性体バネ部１６にそれぞれ、遠心力を受けて径方向に回転挙動する回転質量体（遠心質量体）２１が組み付けられている。

すなわちこの回転質量体２１は、金属等剛材によって平面状に形成された被埋設部２２の軸方向一方の端部２２ａに錘部２３を一体成形したものであって、被埋設部２２を弾性体バネ部１６に埋設することにより弾性体バネ部１６に組み付けられている。被埋設部２２は平面長方形状を呈する平板状とされ、その一辺部が全幅に亙ってロール状に丸められることにより所定の重さを備える錘部２３が形成されている。

被埋設部２２の軸方向一方の端部２２ａは弾性体バネ部１６から軸方向一方へ突出しており、被埋設部２２の軸方向他方（図では左方）の端部２２ｂは弾性体バネ部１６から軸方向他方へ突出している。したがって被埋設部２２の軸方向長さは弾性体バネ部１６の軸方向長さよりも少々大きく設定されており、また被埋設部２２の円周方向幅も弾性体バネ部１６の円周方向幅よりも少々大きく設定されている。したがって被埋設部２２は弾性体バネ部１６を径方向に分断しているので、弾性体バネ部１６は被埋設部２２によって、その外周側に配置された外周側バネ部１６Ａと、内周側に配置された内周側バネ部１６Ｂとに分割され、それぞれが被埋設部２２に被着されている。尚、被埋設部２２に貫通穴（図示せず）を設けることにより両バネ部１６Ａ，１６Ｂは一体成形されたものであっても良い。

また図２（Ａ）に示したように、回転質量体２１はその回転前の初期状態において、被埋設部２２の軸方向一方の端部２２ａが軸方向他方の端部２２ｂよりも径方向内方へ変位するように配置されており、すなわち回転質量体２１は当該ダイナミックダンパー１１の中心軸線０に対し斜めに傾斜した向きに配置されている。この斜めに傾斜した向きは、上記弾性体バネ部１６における斜めに傾斜した形状に対し直交する向きであっても良い。

上記構成を備えるダイナミックダンパー１１においては、弾性体バネ部１６を所定のバネ定数を備えるバネ、質量体１７を所定の質量を備えるマスとするバネ−マスよりなる共振系が設定され、このバネ−マス共振系の共振周波数を中空軸５１に発生する曲げ振動の共振周波数と一致させることにより曲げ振動を低減させることが可能とされるが、中空軸５１の回転に伴って当該ダイナミックダンパー１に遠心力が作用してこれが増大すると、回転質量体２１の軸方向一方の端部に設けられた錘部２３が矢印Ｘをもって示すように、径方向外方へ向けて変位する。したがって回転質量体２１は図２（Ａ）から（Ｂ）へ示すように、軸方向一方の端部が径方向外方へ向けて変位（矢印Ｘ）するとともに反対側の軸方向他方の端部が径方向内方へ向けて変位（矢印Ｙ）するように径方向に回転挙動する。これに対し上記弾性体バネ部１６の軸方向断面形状である平行四辺形は、底辺１６ａに対し上辺１６ｂが軸方向一方に変位した形状であるため、回転質量体２１が上記方向に回転挙動すると、傾斜角θが小さくなり、平行四辺形が長方形に近付くかたちに弾性変形する。したがって弾性体バネ部１６における径方向の圧縮バネ成分が増大し、バネ定数が高められるため、結果としてバネ−マス共振系の共振周波数が回転数とともに上昇する。したがって当初、共振周波数から外れる領域であっても共振周波数が上昇するため、この当初外れる領域の振動を減衰させることが可能とされている。

また、質量体１７は、上記従来技術のように円周上分割されておらず、遠心力が作用しても径方向に移動せず、移動のためのスペースを必要としない。回転質量体２１は、弾性体バネ部１６の径方向高さ内に設置されるものである。

したがってこれらのことから、回転数（周波数）の増大に応じてバネ−マス共振系の共振振動数を変化させることができ、もって広い回転数領域で振動を減衰させることができるとともに、質量体１７を径方向に移動させるためのスペースを確保する必要もないダイナミックダンパー１１を提供することができる。

また、上記構成のダイナミックダンパー１１においては、回転質量体２１の軸方向一方の端部に設けられた錘部２３が弾性体バネ部１６から軸方向一方へ突出し、この錘部２３の径方向外方に間隔をあけて取付部１２の弾性体連結部１５が配置されるとともに径方向内方に間隔をあけて質量体１７の弾性体連結部１８が配置されているため、錘部２３が、取付部１２および質量体１７の径方向変位を一定量までに規制する径方向ストッパーとして機能する。したがって取付部１２および質量体１７が大きく径方向変位して弾性体バネ部１６を過度に圧縮するのを抑制することが可能とされ、これにより弾性体バネ部１６のバネとしての寿命を延ばすことが可能とされている。

尚、この場合、金属等剛材よりなる錘部２３が弾性体連結部１５，１８に接触してこれを傷付ける虞がある場合には、図３に示すように錘部２３を、弾性体バネ部１６と一体の弾性体被覆部２４によって被覆することが考えられ、これによれば錘部２３が弾性体連結部１５，１８に直接接触して弾性体連結部１５，１８を傷付けるのを抑制することが可能とされる。図示する例では、錘部２３のみならず、被埋設部２２の軸方向他方の端部２２ｂも弾性体バネ部１６と一体の弾性体被覆部２５によって被覆されている。

１１ ダイナミックダンパー
１２ 取付部
１３ 取付用補強部材
１４ 弾性体取付部
１５，１８ 弾性体連結部
１６ 弾性体バネ部
１６ａ 底辺
１６ｂ 上辺
１６Ａ 外周側バネ部
１６Ｂ 内周側バネ部
１７ 質量体
２１ 回転質量体
２２ 被埋設部
２２ａ 軸方向一方の端部
２２ｂ 軸方向他方の端部
２３ 錘部
２４，２５ 弾性体被覆部
５１ 中空軸
０ 中心軸線
θ 傾斜角

Claims (3)

1. 中空軸の内側に装着されるダイナミックダンパーであって、前記中空軸の内周側に取り付けられる取付部と、前記取付部の内周側に設けられた円周上複数の弾性体バネ部と、前記弾性体バネ部の内周側に設けられた質量体とを有するダイナミックダンパーにおいて、
   前記弾性体バネ部は、当該ダイナミックダンパーの中心軸線に直交する方向に対し斜めに傾斜した形状の軸方向断面形状を備え、
   前記弾性体バネ部に、遠心力により径方向に回転挙動する回転質量体が組み付けられ、
   前記回転質量体が遠心力により径方向に回転挙動したときに前記弾性体バネ部が弾性変形して前記弾性体バネ部の斜めに傾斜した形状が前記直交する方向へ向けて立ち上げられることにより前記弾性体バネ部の圧縮バネ成分が増大しバネ定数が高くなることを特徴とするダイナミックダンパー。
2. 請求項１記載のダイナミックダンパーにおいて、
   前記弾性体バネ部の斜めに傾斜した形状は、底辺に対し上辺が軸方向一方に変位した平行四辺形ないし略平行四辺形状であり、
   前記回転質量体は、前記弾性体バネ部に埋設された被埋設部の軸方向一方の端部に錘部を設けたものであることを特徴とするダイナミックダンパー。
3. 請求項２記載のダイナミックダンパーにおいて、
   前記錘部は、前記弾性体バネ部と一体の弾性体被覆部によって被覆されていることを特徴とするダイナミックダンパー。

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