JP7623973B2

JP7623973B2 - ダイナミックダンパー

Info

Publication number: JP7623973B2
Application number: JP2022046238A
Authority: JP
Inventors: 勇輝高橋
Original assignee: Kinugawa Rubber Industrial Co Ltd
Current assignee: Kinugawa Rubber Industrial Co Ltd
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2025-01-29
Anticipated expiration: 2042-03-23
Also published as: JP2023140415A

Description

本発明は、例えば、自動車の車体などの振動源に取り付けられて、特定周波数の振動を減衰するダイナミックダンパーに関する。

従来のダイナミックダンパーとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このダイナミックダンパー３０は、図５(ａ)(ｂ)に示すように、車両の振動源に取り付けられる断面コ字形状のアウター金具３１と、該アウター金具３１の内側に配置されたほぼ直方体の金属材からなるウエイト３２と、前記ウエイト３２の前記アウター金具３１の上下面にそれぞれ対向する上下対向面に一体に設けられた上下各一対の４本のゴム製の第１弾性体３３及び第２弾性体３４と、を有している。

前記アウター金具３１は、底壁部３１ａと、該底壁部３１ａの上下側縁に一体に設けられた第１側壁部３１ｂ及び第２側壁部３１ｃと、該第１、第２側壁部３１ｂ、３１ｃの外端縁に一体に設けられて、上方に延びる第１取り付け片３１ｄ及び下方に延びる第２取り付け片３１ｅと、を有している。この第１、第２取り付け片３１ｄ、３１ｅには、複数のボルト孔３５が形成され、この各ボルト孔３５に挿入される図外の複数のボルトによってダイナミックダンパー３０がシートバックに取り付けられるようになっている。

前記アウター金具３１の第１側壁部３１ｂと第２側壁部３１ｃには、第１長孔３６と第２長孔３７が前後方向にオフセットした位置にそれぞれ貫通形成されている。

一方、前記ウエイト３２は、表面全体にゴム膜が被覆されていると共に、上側対向面と下側対向面には、前記第１長孔３６と第２長孔３７に対応した位置に第１差込孔３２ａと第２差込孔３２ｂがそれぞれ形成されている。

前記第１差込孔３２ａと第２差込孔３２ｂには、前記第１長孔３６と第２長孔３７に挿通されたゴム製の第１ピン部材３８と第２ピン部材３９が隙間なく差し込まれて接着固定されている。前記第１ピン部材３８と第２ピン部材３９は、前記第１長孔３６と第２長孔３７に対しては、常態時には非接触状態に配置され、振動に伴ってウエイト３２を第１、第２長孔３６，３７に沿って車体前後方向(Ｘ方向)にのみ移動可能として、アウター金具３１に対するウエイト３２の脱落を防止するようになっている。

前記第１、第２弾性体３３，３４は、横断面ほぼ正方形の柱状に形成されて、各一端部がアウター金具３１の第１、第２側壁部３１ｂ、３１ｃの内面に、各他端部がウエイト３２の上下面にそれぞれ加硫接着によって固定されている。

これらの構成によって、ウエイト３２がＸ方向に移動しても、ウエイト３２が第１、第２弾性体３３，３４を支点としてＸ方向に対して垂直方向のＹ方向に揺動するのを抑制できる。したがって、各第１、第２弾性体３３，３４に歪みが発生するのを抑制することができるようになっている。

特許第４８５７２１６号公報(図１、図２)

しかしながら、特許文献１に記載のダイナミックダンパーにあっては、ウエイト３２の表面全体にゴム膜が一体に被膜されていることから、ウエイト３２の質量を大きくするために、ウエイト３２の外形を大きくすると、ゴム膜との加硫成形時の成形品が大きくなって、一度に成形できる取り数が制限されると共に、加硫時間が長くなって生産性が低下するおそれがある。

また、前記第１ピン部材３８と第２ピン部材３９を別途設けて、アウター金具３１にウエイト３２を組み付ける際に、最終的な工程で第１、第２ピン部材３８、３９をアウター金具３１の各長孔３６，３７を介してウエイト３２の各差込孔３２ａ、３２ｂに固定するようになっていることから、組立工数や部品点数が増加して組立作業能率の低下やコストの高騰を招くおそれがある。

本発明は、前記従来のダイナミックダンパーの技術的課題に鑑みて案出されたもので、構成部材の生産性の低下を抑制すると共に、組立工数や部品点数の削減により、組立作業能率の向上やコストの低減化を図り得るダイナミックダンパーを提供するものである。

本願請求項１に係る発明は、振動源に取り付けられ、左右一対の側壁を有する外側部材と、該外側部材の内側に配置されて、前記両側壁に対向する両側片を有する内側部材と、前記外側部材の両側壁の各内面と内側部材の両側片の各外面との間に加硫接着された複数の弾性体と、前記内側部材の内側に配置されたマス部材と、前記内側部材に前記マス部材を固定させる一対の連結部材と、を備え、
前記外側部材の両側壁にそれぞれ貫通形成され、前記各連結部材が挿通される挿通孔と、前記内側部材の両側片にそれぞれ貫通形成され、前記各連結部材の軸部が挿入される挿入孔と、前記マス部材の両側部に形成され、前記各挿入孔を介して挿入された前記各連結部材の軸部の先端部が固定される一対の固定用孔と、を有し、
前記マス部材を、前記外側部材の各挿通孔を介して挿通された前記各連結部材によって前記内側部材に連結固定し、
前記弾性体を、前記外側部材の両側壁と前記内側部材の両側片の四隅に配置し、
前記外側部材の両側壁の各挿通孔は、前記弾性体を避けた位置に形成されていると共に、該各挿通孔の周囲に前記内側部材の方向へ凹んだ凹部を形成し、
前記連結部材の先端部が前記マス部材の固定用穴に固定された状態において、連結部材の頭部を、前記凹部の内部に配置したことを特徴としている。

本発明によれば、ダイナミックダンパーの構成部材の生産性の低下を抑制すると共に、組立工数や部品点数の削減により、組立作業能率の向上やコストの低減化を図ることができる。

本発明に係るダイナミックダンパーが取り付けられる自動車のフロントサスペンションメンバーを示す俯瞰図である。本実施形態のダイナミックダンパーの平面図である。図２のＡ－Ａ線断面図である。同ダイナミックダンパーの右側面図である。従来のダイナミックダンパーを車両のシートバックに取り付けた状態を示し、(ａ)は車両の前方から視た図、(ｂ)は下方から視た図である。

以下、本発明に係るダイナミックダンパーの実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ダイナミックダンパーを、自動車のフロントサスペンションメンバーに適用したものを示している。

図１は本発明に係るダイナミックダンパーが取り付けられる自動車のフロントサスペンションメンバーを示す俯瞰図である。

自動車の振動源であるフロントサスペンションメンバー０１は、周知のように、走行時の車体の捩れを抑え、路面からの衝撃を緩和し、乗り心地、操縦安定性を向上させるもので、図１に示すように、剛性の高い溶接構造用熱間圧延鋼板などによって成形された四角形のフレーム０２によって構成されている。このフロントサスペンションメンバー０１は、フロントサスペンションの他に、エンジンやステアリングなどを支持するようになっている。

そして、振動抑制装置である前記ダイナミックダンパー１は、フロントサスペンションメンバー０１の図１の矢印で示す位置に取り付けられている。

図２は本実施形態のダイナミックダンパーの平面図、図３は図２のＡ－Ａ線断面図、図４は同ダイナミックダンパーの右側面図である。

前記ダイナミックダンパー１は、図２に示すように、振動源である前記フロントサスペンションメンバー０１のフレーム０２に直接固定される取付ブラケット２と、該取付ブラケット２を介して前記フレーム０２に取り付けられる外側部材である外側金具３と、該外側金具３の内側に配置された内側部材である内側金具４と、前記外側金具３と内側金具４との間に配置固定された複数(本実施形態では４つ)のゴム製の弾性体５と、前記内側金具４の内側に配置された質量部材であるマス部材６と、前記内側金具４にマス部材６を連結固定する一対の連結部材である締結ボルト７，７と、を備えている。

そして、このダイナミックダンパー１は、図２及び図３に示すように、図３の上下方向(矢印Ｘ方向)が車体上下方向となり、左右方向(矢印Ｙ方向)が車体幅方向となり、図２の前後方向(矢印Ｚ方向)が車体前後方向にほぼ一致するように配置されている。

前記取付ブラケット２は、金属プレートによって矢印Ｙ方向の車体幅方向に延びる矩形状に形成されていると共に、前後端部の中央位置にはフロントサスペンションメンバー０１のフレーム０２に固定される図外の固定用ボルトが挿通されるボルト挿通孔２ａ、２ｂが貫通形成されている。

前記外側金具３は、金属板材をコ字形状に折曲してなり、取付ブラケット２の上面に固定される底壁８と、該底壁８の長手方向の両側縁から立ち上がった一対の側壁９、９と、を有している。前記底壁８は、例えば溶接によって前記取付ブラケット２の上面に固定されている。

前記両側壁９、９は、上下方向及び左右方向のほぼ中央位置に、内側金具４方向へ凹んだ凹部９ａ、９ａが形成されている。この各凹部９ａ、９ａは、両側壁９，９の幅方向に沿って形成されて縦断面ほぼコ字形状に形成されている。また各凹部9ａ、9ａは、その深さが前記締結ボルト７，７の頭部１２，１２の外面よりも深く形成されている。つまり、後述するように、各締結ボルト７，７がマス部材６にねじ込まれた状態で、各頭部１２，１２が各凹部９ａ、９ａ内に収容配置された形になるように深さが設定されている。また、この各凹部９ａ、９ａの底部の長手方向の中心位置には、前記締結ボルト７，７の軸部１３，１３が挿入可能なボルト挿通孔９ｂ、９ｂが貫通形成されている。

前記内側金具４は、外側金具３と同じく金属板材をコ字形状に折曲してなり、外側金具３の底壁８と平行に配置された底部１０と、該底部１０の長手方向の両側縁から立ち上がった一対の側片１１、１１と、を有している。

内側金具４は、板材の肉厚Ｗ１が外側金具３の肉厚Ｗよりも薄肉に形成されていると共に、外側金具３の内側に所定のすき間をもって同じ向きで配置されている。つまり、内側金具４は、底部１０が外側金具３の底壁８に所定のすき間をもって平行に配置され、両側片１１，１１が外側金具３の両側壁９，９に一定のすき間Ｃをもって平行に配置されている。

前記両側片１１，１１は、ほぼ中央位置に後述する前記各締結ボルト７，７の軸部１３，１３先端に有する小径な雄ねじ部１３ｂ、１３ｂが挿通される挿入孔１１ａ、１１ａがそれぞれ貫通形成されている。

前記４つの弾性体５は、図２及び図３に示すように、それぞれ横断面がほぼ鼓状に形成されていると共に、外側金具３と内側金具４の幅方向(Ｚ方向)に延びて縦断面がほぼ長円状に形成されている。また、各弾性体５は、外側金具３の両側壁９，９と内側金具４の両側片１１，１１の四隅に配置されて、つまり、矢印Ｘ方向と矢印Ｚ方向に互いに所定の間隔をおいて四隅にそれぞれ配置されている。また、各弾性体５は、矢印Ｙ方向の両端部が両側壁９，９の内面と両側片１１，１１の外面に加硫接着されており、それぞれがＺ方向に延びた横断面ほぼ長円状に太く形成されていることから、比較的中周波数で振幅の小さな振動にチューニングされている。

なお、この弾性体５の断面形状の大きさは、ダイナミックダンパー１の取り付け対象、つまり低減すべき振動の周波数に応じて任意に変更することが可能である。

マス部材６は、例えば鉄系金属材によってほぼ長方体に形成されて所定の質量を有し、Ｙ方向(車幅方向)の長さＬが内側金具４の両側片１１，１１間の距離より僅かに小さく形成されていると共に、Ｚ方向(車体前後方向)の長さＬ１が内側金具４のＺ方向の長さよりも大きく形成されて、内側金具４の内部に収容配置されている。

また、マス部材６は、両側部に前記締結ボルト７，７の雄ねじ部１３ｂ、１３ｂが螺着する固定用穴である一対の雌ねじ孔６ａ、６ａが形成されている。この両雌ねじ孔６ａ、６ａは、マス部材６の両側面からマス部材６の重心位置Ｐに向かって同軸状に形成されている。

なお、このマス部材６は、その大きさや形状を振動源の特定の周波数に応じて任意に変更することが可能である。

締結ボルト７，７は、鉄系金属材によって設けられており、頭部１２，１２と、該頭部１２，１２に一体に設けられた軸部１３，１３と、を有している。

前記頭部１２，１２は、図３及び図４に示すように、平坦な円盤状に形成されていると共に、外面の中央位置にねじ込み工具である図外の六角レンチの先端部が嵌入される六角溝１２ａ、１２ａが形成されている。また、頭部１２，１２は、外径が外側金具３のボルト挿通孔９ｂ、９ｂの内径よりも大きく形成されている。

軸部１３、１３は、前記頭部１２，１２との付け根部側に設けられた円柱状の大径部１３ａ、１３ａと、該大径部１３ａ、１３ａの先端部に一体に設けられた大径部１３ａ、１３ａよりも小径な雄ねじ部１３ｂ、１３ｂと、を有している。

各大径部１３ａ、１３ａは、外径が外側金具３のボルト挿通孔９ｂ、９ｂの内径よりも小さく形成され、内側金具４の各挿入孔１１ａ、１１ａの内径よりも大きく形成されている。

前記雄ねじ部１３ｂ、１３ｂは、外径が内側金具４の各挿入孔１１ａ、１１ａの内径よりも僅かに小さく形成されていると共に、各挿入孔１１ａ、１１ａを介してマス部材６の各雌ねじ孔６ａ、６ａにそれぞれ螺着する可能になっている。また、この各雄ねじ部１３ｂ、１３ｂは、その軸方向の長さが前記各雌ねじ孔６ａ、６ａの長さよりも短く形成されている。

また、各大径部１３ａ、１３ａは、各雄ねじ部１３ｂ、１３ｂを各雌ねじ孔６ａ、６ａにねじ込んだ際に、雄ねじ部１３ｂ、１３ｂ側の円環状の端面１３ｃ、１３ｃが各挿入孔１１ａ、１１ａの孔縁部に当接（着座）して締結ボルト７，７の最大ねじ込み量を規制するようになっている。

また、前記各締結ボルト７，７は、各雄ねじ部１３ｂ、１３ｂのマス部材６の各雌ねじ孔６ａ、６ａへのねじ込みによってマス部材６を内側金具４に結合すると共に、マス部材６の不用意な落下を防止するようになっている。

前記各弾性体５は、振動源である前記フロントサスペンションメンバー０１からダイナミックダンパー１に対する車体上下方向(Ｘ方向)と車体幅方向(Ｙ方向)及び車体前後方向(Ｚ方向)の並進運動の振動に対して各弾性体５の弾性中心とマス部材６の重心位置Ｐが一致し、あるいはほぼ一致させた位置に設けられている。
〔本実施形態におけるダイナミックダンパーの作用効果〕
以下、前記各構成からなる本実施形態のダイナミックダンパー１の作用効果について説明する。

本実施形態のダイナミックダンパー１によれば、予め外側金具３と内側金具４との間に各弾性体５を加硫接着して、該各弾性体５を介して外側金具３と内側金具４を連結しておく。この状態で、取付ブラケット２の上面に外側金具３の底壁８を溶接によって取り付け、この状態で各締結ボルト７，７の軸部の大径部１３ａ、１３ａを、外側金具３の各ボルト挿通孔９ｂ、９ｂに挿入する。その後、軸部１３，１３の各雄ねじ部１３ｂ、１３ｂを、内側金具４の各挿入孔１１ａ、１１ａに挿通しつつマス部材６の左右両側の雌ねじ孔６ａ、６ａに軽く螺着する。

続いて、締結ボルト７，７の頭部１２，１２に有する六角溝１２ａ、１２ａに嵌入された六角レンチを回転操作して各雄ねじ部１３ｂ、１３ｂを各雌ねじ孔６ａ、６ａにねじ込んで締め付ける。これによって、マス部材６が、内側金具４に強固に締結固定される。

そして、前記締結ボルト７，７をねじ込んで行くと、大径部１３ａ、１３ａの端面１３ｃ、１３ｃが各挿入孔１１ａ、１１ａの孔縁部に当接（着座)することによってそれ以上のねじ込みが規制される。つまり、締結ボルト７，７の最大締め付け量が規制される。

また、この状態での締結ボルト７，７は、図３に示すように、頭部１２，１２が外側金具３の各凹部９ａ、９ａ内に収容された形になることから、各頭部１２，１２が外側金具３の各両側壁９，９の外面から突出することがない。

次に、フロントサスペンションメンバー０１に前記取付ブラケット２を２本の固定用ボルトにより取り付け固定すれば、ダイナミックダンパー１をフロントサスペンションメンバー０１の所定に位置に確実に固定することができる。

以上のように、本実施形態では、従来技術のようなマス部材の外面にゴム膜を被膜することがないので、マス部材６の質量、つまり体積を大きくしても一度に成形できる取り数が制限されることがなくなると共に、加硫時間の短縮化が図れることから生産性の低下を抑制できる。

しかも、外側金具３と一体的に結合された内側金具４に対してマス部材６を固定する締結ボルト７，７を、マス部材６の脱落防止用として兼用できるので、これらの組立工数や部品点数の削減が図れて、組立作業能率の向上やコストの低減化が図れる。つまり、前記マス部材６の脱落防止用とは、前記４つの弾性体５が、経年劣化や長期間にわたる振動などによって車両の走行中に破断してしまった場合でも、頭部１２，１２の外径がボルト挿通孔９ｂ、９ｂの内径よりも大きく形成されていることから、外側金具９からのマス部材６の脱落を防止することができるのである。

また、各締結ボルト７，７は、頭部１２，１２が外側金具３の各凹部９ａ、９ａの内部に収容配置されることから、外側金具３の両側壁９，９の外面よりも突出することがなくなるので、ダイナミックダンパー１全体の小型化が図れる。

さらに、前記各ボルト挿通孔９ｂ、９ｂは、各大径部１３ａ、１３ａの外径よりも十分に大きく形成されていることから、振動時において、各大径部１３ａ、１３ａの外周面と干渉を抑制することができる。したがって、マス部材６や各弾性体５による振動抑制効果の低下を防止できる。

さらに、前記車体上下方向(矢印Ｘ方向）と車体幅方向(矢印Ｙ方向)及び車体前後方向(矢印Ｚ方向)の並進運動の振動に対して各弾性体５の弾性中心とマス部材６の重心位置Ｐが一致していることによって、マス部材６が回転運動をしないので、回転方向の固有振動の影響を受けることがなくなる。このため、ダイナミックダンパー１による制振効果が大きくなる。

また、前述したように、締結ボルト７，７によって内側金具４にマス部材６を固定する際には、前記締結ボルト７，７の軸部１３，１３を外側金具３の各ボルト挿通孔９ｂ、９ｂと内側金具４の挿入孔１１ａ、１１ａに挿入しつつ雄ねじ部１３ｂ、１３ｂをマス部材６の雌ねじ孔６ａ、６ａに螺着させながらねじ込んで行くと、前記大径部１３ａ、１３ａの端面１３ｃ、１３ｃが各挿入孔１１ａ、１１ａの孔縁部に当接(着座)してそれ以上のねじ込みが規制される。これによって、各締結ボルト７，７は、雌ねじ孔６ａ、６ａに対する過度なねじ込み量が抑制される。このため、両方の頭部１２，１２の外方への突出量が同じになってマス部材６における良好な重量バランスを取ることができる。つまり、両締結ボルト７，７は、一方の頭部１２が他方の頭部１２よりも外方へ突出することがなくほぼ同じになることから、マス部材６の重量バランスを図ることができる。

さらには、締結ボルト７，７の頭部１２，１２が平坦な円盤板状に形成されていることから、外側金具３の凹部９ａ、９ａ内に収容し易くなると共に、前記凹部９ａ、９ａ内から外部へ突出することがないのでダイナミックダンパーの小型化をさらに促進できる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、外側金具３や内側金具４の形状や、マス部材６の形状をさらに変更することも可能である。

また、本実施形態では、マス部材６の一対の雌ねじ孔６ａ、６ａを同軸上に設けているが、両者を前後方向や上下方向に互いにオフセットして設けることも可能である。

また、ダイナミックダンパーの適用対象部材としては、車体の他の振動部材や自動車以外の船舶などの振動部材に適用することも可能である。

０１…フロントサスペンションメンバー
０２…フレーム
１…ダイナミックダンパー
２…取付ブラケット
３…外側金具(外側部材)
４…内側金具(内側部材)
５…弾性体
６…マス部材
７…締結ボルト(連結部材)
８…底壁
９…両側壁
9ａ…凹部
９ｂ…ボルト挿通孔(挿通孔)
１０…底部
１１…両側片
１１ａ…挿入孔
１２…頭部
１３…軸部
１３ａ…大径部
１３ｂ…雄ねじ部
１３ｃ…端面
Ｐ…マス部材の重心位置

Claims

振動源に取り付けられ、左右一対の側壁を有する外側部材と、該外側部材の内側に配置されて、前記両側壁に対向する両側片を有する内側部材と、前記外側部材の両側壁の各内面と内側部材の両側片の各外面との間に加硫接着された複数の弾性体と、前記内側部材の内側に配置されたマス部材と、前記内側部材に前記マス部材を固定させる一対の連結部材と、を備え、
前記外側部材の両側壁にそれぞれ貫通形成され、前記各連結部材が挿通される挿通孔と、前記内側部材の両側片にそれぞれ貫通形成され、前記各連結部材の軸部が挿入される挿入孔と、前記マス部材の両側部に形成され、前記各挿入孔を介して挿入された前記各連結部材の軸部の先端部が固定される一対の固定用孔と、を有し、
前記マス部材を、前記外側部材の各挿通孔を介して挿通された前記各連結部材によって前記内側部材に連結固定し、
前記弾性体を、前記外側部材の両側壁と前記内側部材の両側片の四隅に配置し、
前記外側部材の両側壁の各挿通孔は、前記弾性体を避けた位置に形成されていると共に、該各挿通孔の周囲に前記内側部材の方向へ凹んだ凹部を形成し、
前記連結部材の先端部が前記マス部材の固定用穴に固定された状態において、連結部材の頭部を、前記凹部の内部に配置したことを特徴とするダイナミックダンパー。
請求項１に記載のダイナミックダンパーであって、
前記ダイナミックダンパーを車体の振動源に適用した場合に、
前記弾性体の前記振動源からのダイナミックダンパーに対する車体上下方向と車体幅方向及び車体前後方向の各振動方向に対する弾性中心を、前記マス部材の重心位置と一致あるいはほぼ一致させたことを特徴とするダイナミックダンパー。
請求項１に記載のダイナミックダンパーであって、
前記マス部材の両側部に形成された固定用穴は雌ねじ孔であり、
前記連結部材は、頭部と、該頭部に一体に設けられた軸部と、を有し、
前記軸部の先端部に前記マス部材の両側部の各雌ねじ孔にそれぞれ螺着する雄ねじ部が形成され、
前記軸部は、前記頭部側に前記内側部材の各挿入孔の内径より大きな外径の大径部を有し、前記雄ねじ部を雌ねじ孔にねじ込んだ際に、前記大径部の前記雄ねじ部側の端面が前記各挿入孔の孔縁部に当接して最大ねじ込み量を規制することを特徴とするダイナミックダンパー。
請求項１に記載のダイナミックダンパーであって、
前記連結部材の頭部は、平坦な円盤板状に形成されていると共に、外面の中央位置にねじ込み工具の六角溝が形成されていることを特徴とするダイナミックダンパー。