JP6369901B2 - ダイナミックダンパ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動体の振動を抑制するダイナミックダンパ制御装置に関する。

振動体の振動を抑制するダイナミックダンパとして、例えば特許文献１記載のダイナミックダンパ装置や特許文献２記載の可変剛性型の動吸振器がある。

特許文献１には、防振対象部材に取り付けられた振動センサにより検出された振動周波数に基づいて、重心可変用アクチュエータを制御し、ダイナミックダンパの共振周波数を防振対象部材の振動周波数に合わせるように質量部材の重心を変化させる構成が開示されている。

特許文献２には、外部磁場により粘弾性特性が可変する磁性粒子複合粘弾性体を用いた可変剛性型の動吸振器が記載されている。この動吸振器を用いたシステムでは、主振動体に動吸振器を取り付け、主振動体の振動を加速度センサ等にて検知し、制御手段にて信号変換することでＭＲＥ（磁性粒子複合粘弾性体）に印加する電流値を制御する。

特開２００９−２３６２２５号公報 特開２０１３−１８１０９０号公報

上述した特許文献１及び２の構成の場合、振動センサや加速度センサ等をダイナミックダンパ本体とは別に配設する必要があり、部品点数が増加する。

また、振動センサや加速度センサ等がダイナミックダンパから離れた位置に配設されてしまうと、振動センサや加速度センサ等の取付位置における共振周波数とダイナミックダンパが設けられている箇所における共振周波数とが異なってしまい、防振効果が低減する虞がある。

本願発明では、ダイナミックダンパの位置で防振対象部材の振動状態を検出し、防振することができ、防振効果の低減を抑えることができるダイナミックダンパ制御装置を提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係るダイナミックダンパ制御装置は、防振対象部材の振動伝達経路に取り付けられる弾性部材と、前記防振対象部材に対して前記弾性部材を介して配置される質量部材と、を備え、前記弾性部材は、印加する電力の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変手段で構成され、前記弾性率可変手段の変位量を検出する検出手段を有し、前記検出手段により検出された前記弾性率可変手段の変位量に基づき、前記防振対象部材の振動周波数を取得し、前記振動周波数を低減する弾性率となるように前記弾性率可変手段を制御することを特徴とする。

上記構成により、ダイナミックダンパの他に振動センサや加速度センサを別途配置することなく防振対象部材の振動を低減することができるため、部品点数削減及びレイアウト性に優れる。

また、弾性部材として構成される弾性率可変手段の変位から防振対象部材の振動周波数を取得しているため、防振対象部材の振動位置にダイナミックダンパを設けるだけで振動を効果的に低減することができる。

［２］ 本発明において、前記弾性率可変手段に電力を供給することで弾性率を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記弾性率可変手段の変位量を周波数に変換し、その中で最も振幅の大きい周波数の振動を低減するように前記弾性率可変手段に電力を供給してもよい。

上記構成により、弾性率可変手段に入力される振動変位から防振対象部材の振動周波数を取得することができ、それに応じた電力を出力するだけで振動を低減することができるため（オープン制御）、複雑な制御ロジックを設けることなく振動低減を行うことができる。

［３］ 本発明において、前記弾性率可変手段は、導電性の磁性粒子が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化すると共に、変形に伴って所定の方向における電気抵抗値が変化する磁気粘弾性エラストマと、電力により前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加すると共に、印加する磁場の強さを変更可能な磁場印加手段と、前記磁気粘弾性エラストマの電気抵抗を検出する抵抗検出手段と、を備え、前記抵抗検出手段の検出値と、前記磁場印加手段が印加する磁場の強さとに基づいて、前記磁気粘弾性エラストマの変位量を検出してもよい。

上記構成により、防振対象部材の振動を検出するためのセンサを別途設ける必要がなく、また、弾性率可変手段自体の変位量を検出することができるため、ダイナミックダンパが配置される箇所の防振対象部材の振動を効果的に低減することができる。

［４］ この場合、予め計測された前記防振対象部材の振動周波数を低減するように、前記弾性率可変手段に磁場を印加する永久磁石を備え、前記取得された前記防振対象部材の振動周波数が所定値を超えた場合には、前記制御手段により前記弾性率可変手段に磁場を印加することで弾性率を制御してもよい。

上記構成により、当初は防振対象部材の振動周波数に対応する磁場が加わるように永久磁石を設けておき、弾性部材の経年劣化や防振対象部材の振動周波数の変化を検知した場合には、電力により弾性率可変手段に磁場を印加することで、長期間における振動低減を低電力で行うことができる。

本発明によれば、ダイナミックダンパの位置で防振対象部材の振動状態を検出し、防振することができ、防振効果の低減を抑えることができる。

第１の本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置（第１ダイナミックダンパ制御装置）の概略構成を示す断面図である。 第１ダイナミックダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 磁気粘弾性エラストマの変位量波形を周波数変換する処理を示す説明図である。 弾性率可変手段の防振制御によって、ダイナミックダンパの共振周波数を防振対象部材の主振動周波数に合致する共振周波数に変更する処理を示す説明図である。 第１ダイナミックダンパ制御装置の処理動作を示すフローチャートである。 図６Ａは１自由度の主振動系とダイナミックダンパとを有する２自由度振動系の数値モデルを示す図であり、図６Ｂは比較例、参考例１、参考例２及び実施例について、数値モデルの主振動系に対して掃引正弦波（掃引サイクル：５〜５５Ｈｚ、掃引速度：２Ｈｚ／ｓ）の変位加振を加えた際の応答特性を示す図であり、図６Ｃは参考例及び実施例について、加振信号の周波数可変域での制御信号の違いを示す特性図である。 参考例に係るダイナミックダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 第２の本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置（第２ダイナミックダンパ制御装置）の概略構成を示す断面図である。 図９Ａは永久磁石を有する第２ダイナミックダンパ制御装置の第１変形例を一部省略して示す断面図であり、図９Ｂは第２変形例を一部省略して示す断面図であり、図９Ｃは第３変形例を一部省略して示す断面図である。 第２ダイナミックダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係るダイナミックダンパ制御装置の実施の形態例を図１〜図１０を参照しながら説明する。

第１の本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置（以下、第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａと記す）は、図１に示すように、防振対象部材１２の振動伝達経路に取り付けられる弾性部材１６と、防振対象部材１２に対して弾性部材１６を介して配置される金属製の質量部材１８と、を備える。

防振対象部材１２は、例えば車両を想定したとき、エンジン（図示せず）が設置されるフレーム２０等が挙げられる。

弾性部材１６は、印加する電力の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変手段２２にて構成される。

弾性率可変手段２２は、磁気粘弾性エラストマ２４と、磁場印加手段２６と、抵抗検出手段２８とを有する。

磁気粘弾性エラストマ２４は、マトリックスとしての粘弾性をもつ基質エラストマ３０（弾性材料）と、基質エラストマ３０内に分散された多数の導電性の磁性粒子３２とを有する。導電性の磁性粒子３２が内部に分散され、印加される磁場Ｂｉの強さに応じて弾性率が変化すると共に、変形に伴って所定の方向における電気抵抗値が変化する。

基質エラストマ３０の構成材料としては、例えばシリコーンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料が挙げられる。

磁性粒子３２の構成材料としては、鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、磁性酸化鉄類、フェライト類、ニッケル、コバルト、又はコバルト鉄の合金類、マグネタイト、ゲーサイト等が挙げられる。磁性粒子３２の平均粒径は、例えば５０μｍ未満である。

弾性率可変手段２２は、フレーム２０に取り付けられた支持部３４と、支持部３４に支持された一対の磁気粘弾性エラストマ２４とを有し、一対の磁気粘弾性エラストマ２４間に質量部材１８が懸架されている。弾性率可変手段２２は、フレーム２０の上面２０ａに設置されてもよく、あるいは、フレーム２０の下面２０ｂに設置されてもよい。

支持部３４は、例えば一対のブラケット３５と、一対のブラケット３５上に固定されたヨーク部材３６とを有する。

一対のブラケット３５は、非磁性材料あるいは磁性材料（鉄等）にて例えば断面Ｌ字状に形成され、図示しない適宜の固定手段（ボルト、溶接等）により防振対象部材であるフレーム２０に一体的に固定される。もちろん、図１に示すように、一対のブラケット３５間に、これら一対のブラケット３５をつなぐ部材３７を一体にあるいは別体に設けてもよい。

ヨーク部材３６は、一対のブラケット３５上に固定され、且つ、質量部材１８と磁気粘弾性エラストマ２４とで構成される構造体３８の側部と上部を囲むように構成されている。このヨーク部材３６は磁性材料（鉄等）にて構成されている。これにより、印加される磁場Ｂｉによって、質量部材１８→磁気粘弾性エラストマ２４→ヨーク部材３６→磁気粘弾性エラストマ２４→質量部材１８という経路で磁路３９（二点鎖線で示す）が形成される。つまり、支持部３４は、ヨーク部材３６で構造体３８の側部と上部を囲むようにすることで、磁束漏れを防ぐ構造となっている。

なお、一対のブラケット３５は、上述したように、非磁性材料あるいは磁性材料にて構成することができる。しかし、防振対象部材１２が磁性材料にて構成されている場合に、磁性材料にて構成された一対のブラケット３５を使用すると、磁力線が防振対象部材１２（例えばフレーム２０）側に漏洩拡散し、磁気粘弾性エラストマ２４を変位させる上で損失が生じるおそれがある。そこで、防振対象部材１２が磁性材料にて構成されている場合は、一対のブラケット３５を非磁性材料にて構成することが好ましい。

各磁気粘弾性エラストマ２４のうち、質量部材１８との接続部分及び支持部３４のヨーク部材３６との接続部分にそれぞれ電極板４０ａ及び４０ｂが設けられている。すなわち、電極板４０ａ及び４０ｂは、磁気粘弾性エラストマ２４を挟持するように互いに平行に配置される。

質量部材１８は、ブラケット及び磁気粘弾性エラストマ２４を介してフレーム２０に支持される。質量部材１８は、互いに相反する外面を有し、各外面に磁気粘弾性エラストマ２４が接合されることによって、一対の磁気粘弾性エラストマ２４間に懸架される。本実施の形態では、質量部材１８は、上下方向に揺動可能となっており、従って、弾性率可変手段２２は、上下方向が動作方向（制振方向）となっている。

一方、磁場印加手段２６は、例えば励磁コイル４１を有する電磁石４２にて構成され、供給された電力により磁気粘弾性エラストマ２４に磁場Ｂｉを印加する。供給された電力のうち、駆動電流に応じて印加する磁場Ｂｉの強さが変更可能となっている。励磁コイル４１は、質量部材１８を囲んで配置される。励磁コイル４１の軸線が磁気粘弾性エラストマ２４の軸線と一致するように配置される。

電磁石４２に通電することによって、磁場Ｂｉが発生し、磁気粘弾性エラストマ２４に磁場Ｂｉが印加される。磁場Ｂｉは、図１において破線で示すように、磁力線４４が一方の磁気粘弾性エラストマ２４から他方の磁気粘弾性エラストマ２４へと向かうように生成される。電磁石４２から発生する磁場Ｂｉは、電磁石４２に流れる駆動電流に応じて変化し、駆動電流が大きくなるほど発生する磁場Ｂｉに強さは大きくなる。

電磁石４２に通電することによって、磁気粘弾性エラストマ２４に磁場Ｂｉが印加されると、磁場Ｂｉの強さに応じて磁性粒子３２は分極し、磁気的結合を形成する。磁性粒子３２は、例えば連鎖的に結合して網目構造を形成する等によって、磁気粘弾性エラストマ２４の弾性率が基質エラストマ３０自体の弾性率（剛性）よりも増大する。磁気粘弾性エラストマ２４に印加される磁場Ｂｉが強いほど、磁性粒子３２間の磁気的結合が増大し、磁気粘弾性エラストマ２４の弾性率が増大する。従って、電磁石４２に供給される駆動電流が大きいほど、磁気粘弾性エラストマ２４の弾性率は増大し、磁気粘弾性エラストマ２４は荷重に対して変形しにくくなる。

上述の弾性率可変手段２２の支持部３４と、一対の磁気粘弾性エラストマ２４と、質量部材１８とでダイナミックダンパ４６が構成される。ダイナミックダンパ４６は、図２に模式的に示すように、防振対象部材１２の上に可動マス４８がバネ５０を介して接続された構成を有する。ここで、防振対象部材１２とフレーム２０とが対応し、可動マス４８と質量部材１８とが対応し、バネ５０と磁気粘弾性エラストマ２４とが対応する。

そして、図２の可動マス４８とバネ５０にて構成されるダイナミックダンパ４６の共振周波数ｆは、可動マス４８の質量をＭ、バネ５０のバネ定数をＫとしたとき、
ｆ＝（１／２π）√（Ｋ／Ｍ）
である。

このダイナミックダンパ４６は、構造上、防振対象部材１２の振動周波数ｆｃに対して逆位相で振動し、可動マス４８の慣性力を利用することで、防振対象部材１２の振動を低減する。特に、上述したように、弾性率可変手段２２によって、磁気粘弾性エラストマ２４の弾性率が変化することから、防振対象部材１２の振動周波数ｆｃが変化しても、ダイナミックダンパ４６の共振周波数ｆを振動周波数ｆｃに合わせることが可能となる。

図２に示すように、弾性率可変手段２２の抵抗検出手段２８は、電極板４０ａ及び４０ｂ間の磁気粘弾性エラストマ２４にセンス電流Ｉｓを流す例えば電流源５２と、電極板４０ａ及び４０ｂ間の磁気粘弾性エラストマ２４の電圧値Ｖを検出し、検出した電圧値Ｖとセンス電流値Ｉｓに基づいて磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒを検出する抵抗検出部５４とを有する。

今、磁場Ｂｉが印加されておらず、且つ、変形が生じていない状態での磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒを初期抵抗Ｒｉとする。磁気粘弾性エラストマ２４は、該磁気粘弾性エラストマ２４の軸線と直交する平面に沿ったせん断方向に変形するとき、内部に分散された磁性粒子３２同士が互いに離間して通電経路が伸長又は切断されるため、磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒは初期抵抗Ｒｉよりも増大する。

また、磁気粘弾性エラストマ２４に磁場Ｂｉが印加され、磁場Ｂｉの強さに応じて磁性粒子３２が磁気的結合を形成して網目構造（鎖状構造）を形成すると、磁性粒子３２による網目構造は通電経路となるため、磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒは、初期抵抗Ｒｉよりも低下する。印加磁場Ｂｉが強くなるほど、磁性粒子３２による磁気的結合が促進され、磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒは低下する。

このように、磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒは、磁気粘弾性エラストマ２４の変位量Ｘに加えて、電磁石４２が生じる磁場Ｂｉの強さによっても変化する。このため、電気抵抗Ｒを用いて弾性率可変手段２２の変位量Ｘを演算する際には、電磁石４２が発生する磁場Ｂｉの強さも考慮する必要がある。

さらに、この第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａは、磁場Ｂｉの強度を検出する磁場強度検出手段５６と、弾性率可変手段２２の変位量（すなわち、磁気粘弾性エラストマ２４の変位量）を検出する変位量検出部５８と、第１制御部６０Ａとを有する。

磁場強度検出手段５６は、磁気粘弾性エラストマ２４に印加されている磁場Ｂｉの強度を検出する例えばホール素子や、励磁コイル４１に供給する駆動電流値から磁場Ｂｉの強度を演算する磁場強度演算部等にて構成することができる。

変位量検出部５８は、上述したように、電気抵抗Ｒを用いて磁気粘弾性エラストマ２４の変位量Ｘを演算する際には、電磁石４２が発生する磁場Ｂｉの強さも考慮する必要があることから、磁場Ｂｉの強さ毎に、磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗Ｒと変位量Ｘとの関係を予め定めた変位量マップ６２を使用する。変位量検出部５８は、磁場強度検出手段５６からの磁場Ｂｉの強度と抵抗検出部５４からの電気抵抗Ｒとに基づいて、変位量マップ６２を参照することで磁気粘弾性エラストマ２４の変位量Ｘを演算する。

第１制御部６０Ａは、変位量波形作成部６４と、周波数変換部６６と、主振動周波数抽出部６８と、第１駆動電流決定部７０Ａとを有する。

変位量波形作成部６４は、変位量検出部５８からの出力を時系列に取り込んで、変位量Ｘが時間の経過と共にに変化する変位量波形Ｘ（ｔ）を作成して出力する。この変位量波形Ｘ（ｔ）の周期は、防振対象部材１２であるフレーム２０の振動周期と一致している。

周波数変換部６６は、図３に示すように、変位量波形作成部６４からの変位量波形Ｘ（ｔ）を取り込み、取り込んだ変位量波形Ｘ（ｔ）（時間が変数の関数）を、周波数が変数の関数に変換する。すなわち、変位量波形Ｘ（ｔ）に含まれる１以上の振動周波数と振幅との組み合わせに変換する。この周波数変換としては、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いることができる。

主振動周波数抽出部６８は、周波数変換部６６からの情報のうち、最も振幅の大きい振動周波数を主振動周波数ｆａとして抽出する。

第１駆動電流決定部７０Ａは、主振動周波数ｆａに対応する駆動電流値Ｉを決定する。例えば第１駆動電流決定部７０Ａは、主振動周波数ｆａに基づいて、振動周波数と駆動電流値との関係を予め定めた第１駆動電流マップ７２Ａを参照して駆動電流値Ｉを決定する。第１駆動電流マップ７２Ａにおける振動周波数と駆動電流値との関係は、例えば振動周波数の増加に対して駆動電流値が線形的に増加する関係となっている。

決定した駆動電流値Ｉはパワードライバ７４を介して励磁コイル４１に供給される。これにより、磁気粘弾性エラストマ２４の弾性率が印加された磁場Ｂｉの強さに応じて変化し、ダイナミックダンパ４６の共振周波数ｆがフレーム２０の振動周波数ｆｃと整合する。その結果、ダイナミックダンパ４６は、フレーム２０の振動周波数ｆｃに対して逆位相で振動することとなる。

すなわち、図４に示すように、ダイナミックダンパ４６に対して防振制御を行っていない場合のダイナミックダンパ４６の共振周波数をｆ０としたとき、第１制御部６０Ａによる弾性率可変手段２２の防振制御によって、ダイナミックダンパ４６の共振周波数ｆが防振対象部材１２の主振動周波数ｆａに合致する共振周波数ｆ１に変更される。その結果、防振対象部材１２であるフレーム２０の振動が低減することとなる

次に、第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａの処理動作について図５を参照しながら説明する。

先ず、図５のステップＳ１において、変位量検出部５８は、磁場強度検出手段５６からの磁場Ｂｉの強度に基づいて、使用する変位量マップ６２を決定する。

ステップＳ２において、変位量検出部５８は、決定した変位量マップ６２と抵抗検出部５４からの抵抗値（磁気粘弾性エラストマの電気抵抗Ｒ）とに基づいて、磁気粘弾性エラストマ２４の変位量Ｘを演算する。

ステップＳ３において、変位量波形作成部６４は、変位量検出部５８からの出力を時系列に取り込んで、変位量が時間の経過と共に変化する変位量波形Ｘ（ｔ）を作成して出力する。

ステップＳ４において、周波数変換部６６は、変位量波形作成部６４からの変位量波形Ｘ（ｔ）を取り込み、変位量波形Ｘ（ｔ）を、変位量波形Ｘ（ｔ）に含まれる１以上の振動周波数と振幅との組み合わせに変換する。すなわち、変位量波形Ｘ（ｔ）を周波数変換する。

ステップＳ５において、主振動周波数抽出部６８は、周波数変換部６６からの情報のうち、最も振幅の大きい振動周波数を主振動周波数ｆとして抽出する。

ステップＳ６において、第１駆動電流決定部７０Ａは、主振動周波数ｆが予め設定された最大周波数ｆｍａｘ以下であるか否かを判別する。主振動周波数ｆが最大周波数ｆｍａｘ以下であれば、ステップＳ７に進み、第１駆動電流決定部７０Ａは、主振動周波数ｆに基づいて、第１駆動電流マップ７２Ａを参照して駆動電流値Ｉを決定する。

その後、ステップＳ８において、第１駆動電流決定部７０Ａは、決定した駆動電流値Ｉを出力する。決定した駆動電流値Ｉはパワードライバ７４を介して励磁コイル４１に供給される。これにより、ダイナミックダンパ４６は、フレーム２０の主振動周波数ｆに対して逆位相で振動することとなる。

一方、ステップＳ６において、主振動周波数ｆが最大周波数ｆｍａｘよりも高いと判別された場合は、ステップＳ９に進み、第１駆動電流決定部７０Ａは、所定の駆動電流値を出力する。所定の駆動電流値としては、第１駆動電流マップ７２Ａから得られた、例えば最大周波数ｆｍａｘに対応する駆動電流値等が挙げられる。あるいは、駆動電流値を０にして制御を行わないようにしてもよい。

ステップＳ８での処理又はステップＳ９での処理が終了した段階で、ステップＳ１０に進み、第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａに対する終了要求（電源断、メンテナンス要求等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。終了要求があれば、第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａでの処理動作を終了する。

このように、第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａにおいては、ダイナミックダンパ４６の他に振動センサや加速度センサを別途配置することなく防振対象部材１２の振動を低減することができるため、部品点数削減及びレイアウト性に優れる。

また、磁気粘弾性エラストマ２４の変位量Ｘから防振対象部材１２の振動周波数を取得しているため、防振対象部材１２の振動位置にダイナミックダンパ４６を設けるだけで防振対象部材１２の振動を効果的に低減することができる。

また、弾性率可変手段２２に入力される振動変位から防振対象部材１２の振動周波数を取得することができ、それに応じた電力を出力するだけで振動を低減することができるため、複雑な制御ロジックを設けることなく振動低減を行うことができる。出力値をある基準値に合わせ込むというフィードバック制御ではなく、オープンループ制御にて行うことができるため、制御ロジックを簡単にすることができる。

防振対象部材１２の振動を検出するためのセンサを別途設けることなく、ダイナミックダンパ４６が配置される箇所で、磁気粘弾性エラストマ２４の変位量を検出することができるため、ダイナミックダンパ４６が配置される箇所の防振対象部材１２の振動を効果的に低減することができる。

ステップＳ６〜Ｓ８において、予め設定した最大周波数ｍａｘを超えた主振動周波数が入力された場合に、最大周波数ｆｍａｘに対応する駆動電流値を出力するようにしたので、必要以上に大きな駆動電流を流すことがなくなり、消費電力の増大を抑制する上で有利となる。

ここで、２つの実験例（第１実験例及び第２実験例）を示す。

第１実験例は、図６Ａに示す１自由度の主振動系８０とダイナミックダンパ４６とを有する２自由度振動系８２の数値モデルを構築して、第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａによる防振効果を確認した。図６Ａにおいて、ｍ₁、ｋ₁及びｃ₁は、主振動系８０の質量、バネ定数及び減衰係数を表し、ｍ₂、ｋ₂及びｃ₂はダイナミックダンパ４６の質量、バネ定数及び減衰係数を表す。

そして、数値モデルの主振動系８０に対して掃引正弦波（掃引サイクル：５〜５５Ｈｚ、掃引速度：２Ｈｚ／ｓｅｃ）の変位加振を加えた際の応答特性を図６Ｂに示す。

図６Ｂにおいて、特性Ｌａはダイナミックダンパ４６が存在しない場合の変位応答（比較例）を示す。特性Ｌｂはダイナミックダンパ４６のバネ定数ｋ₂を低剛性に固定した場合の変位応答（参考例１）を示し、特性Ｌｃはダイナミックダンパ４６のバネ定数ｋ₂を高剛性に固定した場合の変位応答（参考例２）を示す。特性Ｌｄはダイナミックダンパ４６のバネ定数ｋ₂を可変にした場合の変位応答（実施例）を示す。

図６Ｂの結果から、比較例（Ｌａ参照）は、最大変位（振幅）が｜０．２｜ｍｍを越えていた。参考例１（Ｌｂ参照）は、最大変位（振幅）が｜０．１５｜ｍｍであった。参考例２（Ｌｃ参照）は、最大振幅が｜０．７｜ｍｍであったが、２カ所で変位の変動がみられた。実施例（Ｌｄ参照）は、最大振幅が｜０．８｜ｍｍであったが、変位の変動は１箇所のみであった。このことから、実施例は、全般的に変位応答が低いことがわかる。

第２実験例は、参考例に係るダイナミックダンパ制御装置２００と第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａ（実施例）での制御信号の違いを確認した。その結果を図６Ｃに示す。図６Ｃにおいて、斜め方向に延びる破線は、上述した掃引正弦波の掃引サイクル（加振信号の周波数）の時間に対する変化を示す。また、黒色で示す実線Ｌａは実施例の制御信号の変化を示し、グレーで示す実線Ｌｂは参考例の制御信号の変化を示す。特に、この図６Ｃでは、加振信号の周波数可変域のうち、２５〜３７Ｈｚの周波数可変域での制御信号の違いを示す。

参考例に係るダイナミックダンパ制御装置２００は、基本的には、図７に示すように、本実施の形態と同様のダイナミックダンパ４６と、車両の回転機械に設置された回転数センサ２０２と、駆動電流決定部２０４と、パワードライバ７４と、磁場印加手段である励磁コイル４１とを有する。駆動電流決定部２０４は、回転数センサ２０２からの出力（回転数）に基づいて、回転数と駆動電流値との関係を予め定めた駆動電流マップ２０６を参照して駆動電流値Ｉを決定する。

そして、参考例及び実施例共に、フレーム２０に対して第１実験例と同様の掃引正弦波（掃引サイクル：５〜５５Ｈｚ、掃引速度：２Ｈｚ／ｓｅｃ）の変位加振を加え、そのときの制御信号の変化を確認した。制御信号は参考例及び実施例共に、励磁コイル４１の両端電圧とした。

その結果、図６Ｃに示すように、制御信号は、参考例及び実施例共に、同様の信号波形となった。これは、わざわざ回転機械の回転数を用いなくても、回転機械の回転数を用いた方式と同等の性能が得られることがわかる。ところで、回転数センサ２０２は、振動センサや加速度センサ等のように、ダイナミックダンパ４６から離れた位置に配設される場合が多い。このような場合、回転数センサ２０２の取付位置における共振周波数と、ダイナミックダンパ４６が設けられている箇所における共振周波数とが異なってしまい、防振効果が低減する虞がある。しかし、本実施の形態では、回転数センサ２０２や振動センサ並びに加速度センサ等を用いないため、このような懸念を考慮に入れる必要がなく、簡素な構成で第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａを構成することができる。

次に、第２の本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置（以下、第２ダイナミックダンパ制御装置１０Ｂと記す）について図８〜図１０を参照しながら説明する。

第２ダイナミックダンパ制御装置１０Ｂは、図８に示すように、上述した第１ダイナミックダンパ制御装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、永久磁石９０を有する点で異なる。

永久磁石９０は、当該永久磁石９０による磁力線９２が、電磁石４２による磁力線４４と同じ方向となるように設置することが好ましい。すなわち、永久磁石９０による磁場Ｂｓの方向と、電磁石４２による磁場Ｂｉの方向を同じにする。図８の例では、リング状の永久磁石９０を質量部材１８の周りに設置し、さらに、永久磁石９０の周りに電磁石４２を構成する励磁コイル４１を巻回した例を示す。

その他、図９Ａの第１変形例に示すように、質量部材１８の周りに励磁コイル４１を巻回し、その周りにリング状の永久磁石９０を設置してもよい。あるいは、図９Ｂの第２変形例に示すように、質量部材１８の内部に柱状の永久磁石９０を設置してもよい。あるいは、図９Ｃの第３変形例に示すように、質量部材１８自体を永久磁石９０にて構成してもよい。

永久磁石９０による磁場Ｂｓの強さは、以下のように設定しておくことが好ましい。すなわち、車両を駆動した際に、防振対象部材１２であるフレーム２０の振動周波数、特に、最も振幅が大きい振動周波数（以下、オフセット振動周波数と記す）を計測しておく。このオフセット振動周波数に対応する駆動電流値を、上述した第１駆動電流マップ７２Ａ（図２参照）を参照して求める。求めた駆動電流値を電磁石４２の励磁コイル４１に流す。このとき、発生する磁場Ｂｉの強さをホール素子等で計測する。予め用意した複数の永久磁石９０から、計測した磁場Ｂｉの強さと同等の磁場の強さを発生する永久磁石９０を選択する。あるいは、強磁性体に、計測した磁場の強さと同等の磁場をかけて残留磁化させることで、強磁性体を、計測した磁場の強さと同等の磁場を発生する永久磁石９０とする。

一方、図１０に示すように、第２ダイナミックダンパ制御装置１０Ｂの制御部、すなわち、第２制御部６０Ｂは、変位量波形作成部６４と、周波数変換部６６と、主振動周波数抽出部６８と、変動幅演算部９４、第２駆動電流決定部７０Ｂとを有する。

変動幅演算部９４は、主振動周波数抽出部６８からの主振動周波数とオフセット振動周波数との変動幅Δｆを演算する。

第２駆動電流決定部７０Ｂは、変動幅演算部９４からの変動幅Δｆに基づいて、変動幅Δｆと駆動電流値Ｉとの関係を予め定めた第２駆動電流マップ７２Ｂを参照して駆動電流値Ｉを決定する。

第２駆動電流マップ７２Ｂにおける変動幅Δｆと駆動電流値Ｉとの関係は、例えばそれぞれゼロを基準として、変動幅Δｆの絶対値の増加に対して駆動電流値Ｉの絶対値が線形的に増加する関係となっている。決定した駆動電流値Ｉはパワードライバ７４を介して励磁コイル４１に供給される。変動幅Δｆがゼロであれば、励磁コイル４１には駆動電流は流れず、磁気粘弾性エラストマ２４には、永久磁石９０による磁力線９２による磁場Ｂｓが印加される。変動幅Δｆがプラスであれば変動幅分の正方向の駆動電流値が励磁コイル４１を流れ、磁気粘弾性エラストマ２４には、永久磁石９０による磁力線９２と変動幅分の磁力線４４とが合わさった磁場Ｂｓ＋Ｂｉが印加される。変動幅Δｆがマイナスであれば、変動幅分の負方向の駆動電流値が励磁コイル４１を流れ、磁気粘弾性エラストマ２４には、永久磁石９０による磁力線９２から変動幅分の磁力線４４が差し引かれた磁場Ｂｓ−Ｂｉが印加される。これにより、磁気粘弾性エラストマ２４の弾性率が印加された磁場の強さに応じて変化し、ダイナミックダンパ４６の共振周波数ｆがフレーム２０の主振動周波数と整合する。その結果、ダイナミックダンパ４６は、フレーム２０の主振動周波数ｆａに対して逆位相で振動することとなる。

このように、第２ダイナミックダンパ制御装置１０Ｂにおいては、当初は防振対象部材１２の所定の振動周波数に対応する磁場が加わるように永久磁石９０を設けたので、ダイナミックダンパ４６に、所定の振動周波数と同等の共振周波数を生じさせるための電力をかける必要がなくなり、変動幅Δｆに対応する電力だけを供給すればよいため、消費電力の低減を図ることができる。すなわち、磁気粘弾性エラストマ２４等の経年劣化や防振対象部材１２の振動周波数の変化を検知した場合に初めて、電力により弾性率可変手段に磁場を印加することで、長期間における振動低減を低電力で行うことができる。

［実施の形態のまとめ］
以上説明したように、上述した実施の形態は、防振対象部材１２の振動伝達経路に取り付けられる弾性部材１６と、防振対象部材１２に対して弾性部材１６を介して配置される質量部材１８と、を備える。弾性部材１６は、印加する電力の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変手段２２で構成されている。さらに、実施の形態は、弾性率可変手段２２の変位量Ｘを検出する検出手段（抵抗検出手段２８、磁場強度検出手段５６）を有する。そして、実施の形態は、上記検出手段（２８、５６）により検出された弾性率可変手段２２の変位量Ｘに基づき、防振対象部材１２の振動周波数を取得し、振動周波数を低減する弾性率となるように弾性率可変手段２２を制御する。

本実施の形態において、弾性率可変手段２２に電力を供給することで弾性率を制御する制御手段（第１制御部６０Ａ、第２制御部６０Ｂ）を備え、制御手段（６０Ａ、６０Ｂ）は、検出手段（２８、５６）により検出された弾性率可変手段２２の変位量Ｘを周波数に変換し、その中で最も振幅の大きい周波数の振動を低減するように弾性率可変手段２２に電力を供給してもよい。

本実施の形態において、弾性率可変手段２２は、導電性の磁性粒子３２が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化すると共に、変形に伴って所定の方向における電気抵抗値が変化する磁気粘弾性エラストマ２４と、電力により磁気粘弾性エラストマ２４に磁場を印加すると共に、印加する磁場の強さを変更可能な磁場印加手段２６と、磁気粘弾性エラストマ２４の電気抵抗を検出する抵抗検出手段２８と、を備え、抵抗検出手段２８の検出値と、磁場印加手段２６が印加する磁場の強さとに基づいて、磁気粘弾性エラストマ２４の変位量Ｘを検出してもよい。

この場合、予め計測された防振対象部材１２の振動周波数を低減するように、弾性率可変手段２２に磁場を印加する永久磁石９０を備え、取得された防振対象部材１２の振動周波数が所定値を超えた場合には、制御手段（６０Ｂ）により弾性率可変手段２２に磁場を印加することで弾性率を制御してもよい。

なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０Ａ…第１ダイナミックダンパ制御装置
１０Ｂ…第２ダイナミックダンパ制御装置
１２…防振対象部材 １６…弾性部材
１８…質量部材 ２０…フレーム
２２…弾性率可変手段 ２４…磁気粘弾性エラストマ
２６…磁場印加手段 ２８…抵抗検出手段
３４…支持部 ３５…ブラケット
３６…ヨーク部材 ４１…励磁コイル
４２…電磁石 ４６…ダイナミックダンパ
５６…磁場強度検出手段 ５８…変位量検出部
６０Ａ、６０Ｂ…第１制御部、第２制御部
６４…変位量波形形成部 ６６…周波数変換部
６８…主振動周波数抽出部 ７０Ａ…第１駆動電流決定部
７０Ｂ…第２駆動電流決定部 ７２Ａ…第１駆動電流マップ
７２Ｂ…第２駆動電流マップ ９０…永久磁石
９４…変動幅演算部

Claims (5)

1. 防振対象部材の振動伝達経路に取り付けられる弾性部材と、
   前記防振対象部材に対して前記弾性部材を介して配置される質量部材と、を備え、
   前記弾性部材は、印加する電力の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変手段で構成され、
   前記弾性率可変手段の変位量を検出する検出手段を有し、
   前記検出手段により検出された前記弾性率可変手段の変位量に基づき、前記防振対象部材の振動周波数を取得し、
   前記振動周波数を低減する弾性率となるように前記弾性率可変手段を制御し、
   前記弾性率可変手段は、
   導電性の磁性粒子が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化すると共に、変形に伴って所定の方向における電気抵抗値が変化する磁気粘弾性エラストマと、
   電力により前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加すると共に、印加する磁場の強さを変更可能な磁場印加手段と、
   前記磁気粘弾性エラストマの電気抵抗を検出する抵抗検出手段と、を備え、
   前記抵抗検出手段の検出値と、前記磁場印加手段が印加する磁場の強さとに基づいて、前記磁気粘弾性エラストマの変位量を検出すること
   を特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
2. 請求項１記載のダイナミックダンパ制御装置において、
   前記弾性率可変手段に電力を供給することで弾性率を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記検出手段により検出された前記弾性率可変手段の変位量を周波数に変換し、
   その中で最も振幅の大きい周波数の振動を低減するように前記弾性率可変手段に電力を供給すること
   を特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
3. 請求項２記載のダイナミックダンパ制御装置において、
   予め計測された前記防振対象部材の振動周波数を低減するように、前記弾性率可変手段に磁場を印加する永久磁石を備え、
   前記取得された前記防振対象部材の振動周波数が所定値を超えた場合には、
   前記制御手段により前記弾性率可変手段に磁場を印加することで弾性率を制御すること
   を特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
4. 防振対象部材の振動伝達経路に取り付けられる弾性部材と、
   前記防振対象部材に対して前記弾性部材を介して配置される質量部材と、を備え、
   前記弾性部材は、印加する電力の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変手段で構成され、
   前記弾性率可変手段の変位量を検出する検出手段を有し、
   前記検出手段により検出された前記弾性率可変手段の変位量に基づき、前記防振対象部材の振動周波数を取得し、
   前記振動周波数を低減する弾性率となるように前記弾性率可変手段を制御し、
   前記弾性率可変手段は、
   導電性の磁性粒子が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化すると共に、変形に伴って所定の方向における電気抵抗値が変化する磁気粘弾性エラストマと、
   電力により前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加すると共に、印加する磁場の強さを変更可能な磁場印加手段と、
   前記磁気粘弾性エラストマの電気抵抗を検出する抵抗検出手段と、を備え、
   前記抵抗検出手段の検出値に基づいて、前記磁気粘弾性エラストマの変位量を検出すること
   を特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
5. 請求項４記載のダイナミックダンパ制御装置において、
   前記弾性率可変手段は、
   前記抵抗検出手段の検出値と、前記磁場印加手段が印加する磁場の強さとに基づいて、前記磁気粘弾性エラストマの変位量を検出すること
   を特徴とするダイナミックダンパ制御装置。

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