JPH0747978B2 - ダイナミックダンパ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転軸の有害振動を抑制するダイナミックダン
パに関する。このダイナミックダンパは、例えば、自動
車のドライブシャフト、プロペラシャフト等の有害振動
を抑制するために用いることができる。

［従来の技術］ 従来より、例えば自動車のドライブシャフトでは、常用
範囲における有害振動を抑制するためにダイナミックダ
ンパが用いられている。ダイナミックダンパは、ドライ
ブシャフトの外周径よりも大きい内周径をもちドライブ
シャフトの外周側に配置された筒状の質量体と、質量体
をドライブシャフトに弾性支持した弾性脚部とで構成さ
れている。

このようなダイナミックダンパを取付けたドライブシャ
フトでは、特定の振動数域の振動に対する吸振効果によ
り、常用範囲におけるドライブシャフトの有害振動を抑
制できる。

ここで、ダイナミックダンパの共振点は、基本的には、
質量体の振動方向に対する弾性脚部のバネ定数と、質量
体の質量とで定まり、その固有振動数は、バネ定数が小
さな程また質量が大きい程、小さいものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで上記したダイナミックダンパでは、ある振動数
範囲ではドライブシャフトの有害振動を防止できるもの
の、ドライブシャフトの振動数がその振動数範囲からず
れると、ダイナミックダンパによる制振効果が減少す
る。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、より広い振動数範囲において制振効果を奏する
ダイナミックダンパを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のダイナミックダンパは、回転軸の外周径よりも
大きい内周径をもち回転軸の外周側に配置される筒状の
質量体と、 回転軸の軸方向に所定の間隔を隔てて設けられ質量体を
回転軸に弾性支持する２個の弾性脚部とで構成され、質
量体は弾性脚部以外は非拘束状態とされ、 回転軸の軸直角方向における一方の弾性脚部のバネ定数
と一方の弾性脚部で支持する支持質量との比率を、 軸直角方向における他方の弾性脚部のバネ定数と他方の
弾性脚部で支持する支持質量との比率と異ならせたこと
を特徴とするものである。なお上記において、質量体は
弾性脚部以外は非拘束状態であるとは、軸直角方向にお
ける質量体の自由振動を拘束するベルト等の様な別部材
で、質量体は拘束されていないという意味である。

この場合、弾性脚部は、質量体をバネ性をもって弾性支
持するバネ部と、バネ部に連設され回転軸に固定される
固定部とで形成できる。

上記した比率を異ならせるには、例えば、各弾性脚部の
バネ定数をそれぞれ異ならせたり、あるいは、質量体の
肉厚を部分的に異ならせたり、あるいは、質量体の材質
を部分的に変える等して質量体の質量を部分的に異なら
せて行なうことができる。

各弾性脚部のバネ定数を異ならせるには、例えば、各弾
性脚部の材質を硬軟に変更したり、各弾性脚部の断面積
や断面形状を変更したり、各弾性脚部の長さを変更した
りして行なうことができる。なお、一般的に、弾性脚部
の材質はゴム、樹脂とすることができ、質量体の材質は
鉄鋼、ステンレス鋼等の金属、アルミナ等のセラミック
スとすることができる。

弾性脚部で質量体を弾性支持するにあたっては、質量体
の振動方向に対して圧縮・引張方向で質量体を弾性支持
してもよく、あるいは、質量体の振動方向に対してせん
断方向で質量体を弾性支持することにしてもよい。質量
体の振動方向に対して圧縮・引張方向で弾性支持する場
合には、上記したバネ定数は圧縮・引張バネ定数で基本
的には定まる。また、質量体の振動方向に対してせん断
方向で質量体を弾性支持する場合には、上記したバネ定
数はせん断バネ定数で基本的には定まる。尚、せん断バ
ネ定数は、その形状によって異なるがその値は圧縮・引
張バネ定数に比べて、一般的には、数分の１から数百分
の１とかなり小さい値となっている。

なお、弾性脚部を回転軸に固定するにあたっては、弾性
脚部を回転軸に接着手段で直接固定してもよく、あるい
は、バンド等で締めて固定してもよい。

［実施例］ 以下、本発明のダイナミックダンパの第１実施例につい
て第１図および第２図を参照して説明する。このダイナ
ミックダンパは、ゴム製の２個の弾性脚部２、３と、弾
性脚部２、３で弾性支持された金属製の１個の質量体４
とで構成されている。質量体４は筒状をなし、その内周
径は回転軸１の外周径よりも大きく設定されている。一
方の弾性脚部２はリング状をなしており、質量体４の端
部4aの内周部にこれの周方向へ連続している。弾性脚部
３は、円錐面3dおよび3eをもつ円錐リング状のバネ部3a
と、バネ部3aに連続するリング状の固定部3bとで形成さ
れている。なお、質量体４は弾性脚部２、３に連続する
膜状被覆部５で被覆されている。膜状被覆部５は、軸直
角方向における質量体４の振動を拘束するものではな
い。

本実施例のダイナミックダンパを使用するには、第１図
に示すように、ダイナミックダンパの弾性脚部２および
弾性脚部３を回転軸１の外側に圧入する。そして、他方
の弾性脚部３の固定部3bをバンド７で締めて回転軸１に
固定する。このとき回転軸１の外周部と膜状被覆部５と
の間に隙間６が形成されている。本実施例では、弾性脚
部２は、回転軸１の外周部と質量体４の内周部とで押圧
されているので厚み方向へ圧縮されている。

ここで、回転軸１に有害振動が励起され、質量体４が振
動すると、弾性脚部２には基本的には圧縮・引張り方向
の荷重が作用する。故に、弾性脚部２は、質量体４の振
動方向に対して圧縮・引張り方向で質量体４を弾性支持
している。よって一方の弾性脚部２のバネ定数K1は、基
本的には圧縮・引張りバネ定数によつて与えられる。

一方、回転軸１の回転時に質量体４が振動すると、弾性
脚部３のバネ部3aには基本的にはせん断方向の荷重が作
用する。故に、弾性脚部３は、質量体４の振動方向に対
して基本的にはせん断方向で質量体４を弾性支持してい
る。よって他方の弾性脚部３のバネ部3aのバネ定数K2
は、基本的にはせん断バネ定数によつて与えられる。こ
こで前記したように、せん断バネ定数は、一般的には圧
縮・引張りバネ定数に比較して数分の１から数百分の１
とかなり小さいものであり、従って他方の弾性脚部３の
バネ部3aのバネ定数K2は、一方の弾性脚部２のバネ定数
K1に比較して小さいものである。上述の様に一方の弾性
脚部２は圧縮・引張り方向で質量体４を弾性支持してお
り、他方の弾性脚部３はせん断方向で質量体４を弾性支
持している。これを考慮すれば、有害振動とは回転軸１
の軸直角方向に沿う振動の意味であり、質量体４は軸直
角方向に振動するものと理解できる。

上記したように本実施例では、弾性脚部３のバネ部3aの
バネ定数K2は、弾性脚部２のバネ定数K1よりも小さい。
従って、弾性脚部２で支持する質量体４の支持質量をM1
とし、弾性脚部３のバネ部3aで支持する質量体４の支持
質量をM2とすると、バネ定数K1と支持質量M1との比率
は、バネ定数K2と支持質量M2との比率と異なるように設
定されている。

ここで前記したように本実施例では、弾性脚部３のバネ
部3aのバネ定数K2は弾性脚部２のバネ定数K1よりも小さ
く設定されているので、弾性脚部３のバネ部3a側の固有
振動数は弾性脚部２側の固有振動数よりも低くなる。

ところで本実施例では、回転軸１がこれの周方向へ回転
すると、回転軸１に取付けられているダイナミックダン
パも同様に回転する。ここで、回転軸１の回転時にアン
バランス等に起因して有害振動が励起されると、ダイナ
ミックダンパが機能するものである。ここで、回転軸１
の振動数が次第に増加していく場合を考えると、まず、
回転軸１の振動数が低い場合には、バネ定数の大きな弾
性脚部２側は固有振動数が高いのでほとんど共振せず、
従って、バネ定数が小さく固有振動数が低い弾性脚部３
のバネ部3aを介して、質量体４の部位4b側が矢印P1方向
で共振する。

そして振動数が増加すると、バネ定数が大きく固有振動
が高い弾性脚部２を介して、質量体４の部位4a側が弾性
脚部３をほぼ支点として矢印P2方向で共振する。即ち、
振動数の変動につれて、質量体４の部位4aが主に共振し
たり、部位4aの反対側に位置する部位4bが主に共振した
りする。そのため制振効果を得るためのダイナミックダ
ンパの振動数域を従来よりも広くするのに有利である。

又従来より広い振動数範囲において制振効果を奏するこ
とができるので、ダイナミックダンパの使用環境温度が
変化したため温度の影響で弾性脚部２、３のバネ定数が
変化する場合においても、ダイナミックダンパの制振作
用に与える温度変化の影響を少なくできる。

次に、本発明のダイナミックダンパの第２実施例につい
て第４図および第５図を参照して説明する。このダイナ
ミックダンパは、せん断タイプであり、ゴム製の２個の
弾性脚部12、13と、弾性脚部12、13で弾性支持された金
属製の１個の質量体14とで構成されている。質量体14は
第１実施例と同様に筒状をなし、その内周径は回転軸１
の外周径よりも大きく設定されている。一方の弾性脚部
12は、円錐面12dをもつバネ部12aと、バネ部12aに連続
するリング状の固定部12bとで形成されている。他方の
弾性脚部13は、円錐面13dおよび13eをもつ円錐リング状
のバネ部13aと、バネ部13aに連続するリング状の固定部
13bとで形成されている。なお、質量体14は弾性脚部1
2、13に連続する膜状被覆部15で被覆されている。

第２実施例のダイナミックダンパを使用するには、第１
実施例と同様に、第４図に示すように、ダイナミックダ
ンパの弾性脚部12および弾性脚部13を回転軸１の外側に
圧入する。そして、一方の弾性脚部12の固定部12b、他
方の弾性脚部13の固定部13bをバンド７で締めて回転軸
１に固定する。このとき第１実施例と同様に回転軸１の
外周部と膜状被覆部15との間に隙間16が形成されてい
る。

ここで、回転軸１の回転時に質量体４が振動（軸直角方
向）すると、弾性脚部12、弾性脚部13には基本的にはせ
ん断方向の荷重が作用する。故に、弾性脚部12、弾性脚
部13は、質量体４の振動方向に対して基本的にはせん断
方向で質量体４を弾性支持している。よって弾性脚部12
のバネ部12aのバネ定数K3、弾性脚部13のバネ部13aのバ
ネ定数K4は、せん断バネ定数で基本的には定まる。

第２実施例においては、断面積の小さな弾性脚部12のバ
ネ部12aのバネ定数K3が断面積の大きな弾性脚部13のバ
ネ部13aのバネ定数K4よりも小さく設定されている。従
って、第２実施例においても、一方の弾性脚部12のバネ
定数K3とその弾性脚部12で支持する質量体14の支持質量
M3との比率は、他方の弾性脚部13のバネ定数K4とその弾
性脚部13で支持する質量体14の支持質量M4との比率と異
なる。

ここで第２実施例では前述したように、断面積の小さな
弾性脚部12のバネ部12aのバネ定数K3が断面積の大きな
弾性脚部13のバネ部13aのバネ定数K4よりも小さく設定
されているので、弾性脚部12側の固有振動数が弾性脚部
13側の固有振動数よりも小さくなる。従って、回転軸１
の振動数が低い場合には、まず、バネ定数が小さく固有
振動数が低い弾性脚部12のバネ部12aを介して、質量体1
4の部位14a側が共振する。そして振動数が増加すると、
バネ定数が大きくて固有振動数が高い弾性脚部13のバネ
部13aを介して質量体14の部位14b側が共振する。そのた
め第２実施例においても、第１実施例の場合と同様に、
制振効果を得るためのダイナミックダンパの振動数域を
広くするのに有利である。

なお、第３図は第２実施例のダイナミックダンパを自動
車の回転軸としてのドライブシャフトに取付けた状態を
示す側面図である。

次に、本発明のダイナミックダンパの第３実施例につい
て第６図を参照して説明する。このダイナミックダンパ
は、ゴム製の２個の弾性脚部22、23と、弾性脚部22、23
で弾性支持された金属製の１個の質量体24とで構成され
ている。質量体24は筒状をなしており、薄肉部24aと厚
肉部24bとで形成されている。一方の弾性脚部22は、円
錐面22d、22eをもつバネ部22aと、バネ部22aに連続する
リング状の固定部22bとで形成されている。他方の弾性
脚部23は、円錐面23dおよび23eをもつ円錐リング状のバ
ネ部23aと、バネ部23aに連続するリング状の固定部23b
とで形成されている。なお、質量体24は弾性脚部22、23
に連続する膜状被覆部25で被覆されている。

第３実施例のダイナミックダンパを使用するには、前記
した各実施例と同様に、第６図に示すように、ダイナミ
ックダンパの弾性脚部22および弾性脚部23を回転軸１の
外側に挿入する。そして第１実施例と同様に、一方の弾
性脚部22の固定部22b、他方の弾性脚部23の固定部23bを
バンド７で締めて固定する。このとき回転軸１の外周部
と膜状被覆部25との間に隙間26が形成されている。ここ
で、質量体24が振動（軸直角方向）すると、弾性脚部22
のバネ部22a、弾性脚部23のバネ部23aには基本的にはせ
ん断方向の荷重が作用する。故に、弾性脚部22のバネ部
22a、弾性脚部23のバネ部23aは、質量体24の振動方向に
対して基本的にはせん断方向で質量体24を弾性支持して
いる。よって第２実施例と同様に、弾性脚部22のバネ部
22aのバネ定数K5、弾性脚部23のバネ部23aのバネ定数K6
は、せん断バネ定数で基本的には定まる。

第３実施例においては、弾性脚部22のバネ部22aのバネ
定数K5と弾性脚部23のバネ部23aのバネ定数K6とはほぼ
同じ値であるが、質量体24の薄肉部24aの質量は厚肉部2
4bの質量よりも小さく設定されている。従って、第３実
施例においても、前記した各実施例と同様に、一方の弾
性脚部22のバネ部22aのバネ定数K5とその弾性脚部22で
支持する質量体24の支持質量M5との比率は、他方の弾性
脚部23のバネ部23aのバネ定数K6とその弾性脚部23で支
持する質量体24の支持質量M6との比率と異なる。

ここで前記したように、質量体24の薄肉部24aの質量は
厚肉部24bの質量よりも小さく設定されているので、厚
肉部24b側を弾性支持する弾性脚部23のバネ部23a側の固
有振動数は、薄肉部24aを弾性支持する弾性脚部22のバ
ネ部22a側の固有振動数よりも小さくなる。

従って、回転軸１の振動数が低い場合には、まず、質量
の大きな厚肉部24bがこれを支持するバネ部23aを介して
弾性脚部22を支点として共振する。そして振動数が増加
すると、質量の小さい質量体24の薄肉部24a側が弾性脚
部22のバネ部22aを介して弾性脚部23を中心として共振
する。そのため第３実施例においても、制振効果を得る
ためのダイナミックダンパの振動数域を広くするのに有
利である。

次に、本発明のダイナミックダンパの第４実施例につい
て第７図を参照して説明する。このダイナミックダンパ
は、基本的には第６図に示すダイナミックダンパと同じ
構成である。但し、筒状の質量体34は、筒状の軽量部34
aと、軽量部34aに接続された同径の筒状の質量部34bと
で形成されている。重量部34bは、軽量部34aの材料より
も比重の大きな材料で形成されている。

ここで、質量体34の軽量部34aの質量は重量部34bの質量
よりも小さく設定されているので、重量部34b側を弾性
支持する弾性脚部23のバネ部23a側の固有振動数は、軽
量部34aを弾性支持する弾性脚部22側の固有振動数より
も小さくなる。従って、回転軸１の振動数が低い場合に
は、まず、質量の大きな重量部34bがこれを支持するバ
ネ部23aを介して弾性脚部22を支点として共振する。そ
して振動数が増加すると、質量の小さい質量体34の軽量
部34a側が弾性脚部22のバネ部22aを介して弾性脚部23を
中心として共振する。従って第４実施例においても、制
振効果を得るためのダイナミックダンパの振動数域を広
くするのに有利である。

［発明の作用及び効果］ 本発明では、回転軸で有害振動が励起されると、ダイナ
ミックダンパの質量体が共振する。これにより回転軸の
有害振動は抑制される。

本発明によれば、広い振動数範囲において制振効果を奏
するダイナミックダンパを提供することができる。

殊に、制振効果を奏する振動数範囲を広くできるので、
ダイナミックダンパの使用環境温度が変化したため弾性
脚部のバネ定数が変動する場合においても、温度変化の
影響の少ない制振効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図はダイナミックダンパの断面図、第２図は側面図であ
る。第３図は適用例を示す側面図である。 第４図および第５図は本発明の第２実施例を示し、第４
図はダイナミックダンパの断面図、第５図は側面図であ
る。 第６図は本発明の第３実施例を示すダイナミックダンパ
の断面図、第７図は本発明の第４実施例を示すダイナミ
ックダンパの断面図である。 図中、２は弾性脚部、３は弾性脚部、４は質量体を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の外周径よりも大きい内周径をもち
   前記回転軸の外周側に配置される筒状の質量体と、 前記回転軸の軸方向に所定の間隔を隔てて設けられ前記
   質量体を前記回転軸に弾性支持する２個の弾性脚部とで
   構成され、前記質量体は該弾性脚部以外は非拘束状態と
   され、 該回転軸の軸直角方向における一方の弾性脚部のバネ定
   数と一方の弾性脚部で支持する支持質量との比率を、 該軸直角方向における他方の弾性脚部のバネ定数と他方
   の弾性脚部で支持する支持質量との比率と異ならせたこ
   とを特徴とするダイナミックダンパ。