JPS5833123B2 - カンカクオ モウケタ ブザイカンデ エネルギ−ノ デンタツオ セイギヨスルシステム - Google Patents

カンカクオ モウケタ ブザイカンデ エネルギ−ノ デンタツオ セイギヨスルシステム

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JPS5833123B2
JPS5833123B2 JP48105854A JP10585473A JPS5833123B2 JP S5833123 B2 JPS5833123 B2 JP S5833123B2 JP 48105854 A JP48105854 A JP 48105854A JP 10585473 A JP10585473 A JP 10585473A JP S5833123 B2 JPS5833123 B2 JP S5833123B2
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シー カーノツプ デイーン
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    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
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    • B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/91—Suspension Control
    • B60G2800/916—Body Vibration Control

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主体と支持体間において衝撃や振動エネルギ
ーの伝達を低減する振動絶縁装置に関する。
従来このような絶縁装置としては、その挙動がもっばら
その固有の構造特性による受動絶縁装置例えは、ばね、
及びはねとダッシュポットの組合せの如きもの、また必
要な力を生ずるように能動的に制御され得る附加的或い
は外部のエネルギー源を利用する能動絶縁装置があり、
さらにこれら受動絶縁装置と能動絶縁装置を組合せたも
のがあった。
受動絶縁装置は、主体を支持、それを第１の振動数範囲
で絶縁し、主体の振動動作が増幅される絶縁振動数範囲
より低い第２振動数範囲での固有振動数或いは共振振動
を有する。
これらの振動数範囲は主としてばねのこわさ或いはバネ
定数と絶縁されるべき主体とによって決定される。
非減衰の固有振動数或いは共振振動数、又はその様な振
動系統の固有振動数はＪ「７荀で表わされる（式中には
、ばね定数で、Ｍは主体の質量である）。
絶縁振動数範囲は通常２の平方根（１，４１４）に固有
振動数を乗じたものより大きな振動数領域にあるものと
みなされている。
受動絶縁装置はその励起或いは妨害振動数がこの絶縁範
囲にある様に設計すべきである。
受動絶縁装置はその振動数が、共振或いは固イＪ°振動
数を通過する際に僧都励起の影響を受けるので、絶縁さ
れた主体或いは受動絶縁器の損傷というような、有害な
現象が生ずる可能性がある。
また共振或いは固有振動数を励起振動数よりも充分に低
くする様に考慮されなければならない。
この為、静旧たわみが大きすぎるので受動絶縁装置が与
えられた空間に適合するように設計できない例が多数あ
る。
受動絶縁装置はその性能を変えるような受動減衰特性或
いはエネルギー散逸特性を含むことがあるし又その様な
場合が多い。
受動絶縁器の１例として、受動ダンパーは力を生ずるが
その力は専らダンパーの設計パラメーターとダンパーが
受ける運動に基くものである。
この様な受動ダンパーは増幅を低減するのに受動絶縁装
置の共振振動数か、或いはその附近でこれを使用すれば
特に効果的である。
しかし、絶縁振動数での減衰は受動絶縁装置の絶縁特性
を低下せしめるので受動絶縁装置の設計に当って減衰の
選択とその量との間で妥協が要求される。
能動絶縁装置には外部エネルギー或いは動力源が用いら
れ、それは振動力に抵抗する為のエネルギーを調節可能
に供給しそれによってその力の伝達を防已するか少くと
も抑制する。
この様な能動絶縁装置は、制御されるべき衝撃或いは振
動状態に関連して力を生ずる点で有利である。
これによって本装置の実効的な固有振動数を更に本発明
特有の構成により好ましい水準に調製することが出来か
くして満足すべき絶縁を行う事が出来る。
同様に静土たわみをも調節することが出来る。
しかし通常、この様な能動絶縁装置には大規模な補助動
力源とモーターポンプ、液体或いは気体の流動体の貯蔵
器及びサーボ弁等の様な動力を利用に供し得る様な便利
な形に変える附加的装置が必要となる。
更に、このような装置が制御信号に迅速に応答するには
不適である為に高振動数では必ずしも満足すべき反応は
望めない。
更に、この様な絶縁装置は不安定な挙動を避ける為に注
意深く設計され、維持され、調節されなければならない
。
例えば米国特許第２，９６４，２７２号及び同第３．４
４７，６６５号に詳細に記載されている。
前者は振動系の変位を打ち消すような装置内の高圧ポン
プを駆動するような外力を発生させてはじめて振動速度
を零に近づけることができる。
後者ではモータにて従動ローラをシリンダを介して駆動
すると共に旋回可能なキャスターの組合せで、ある方向
へ積載荷物を旋回移動させ得あるいは逆方向へ旋回移動
させ得る装置でそのサスペンションの応答性をスプリン
グを組合せることで調整しようとするものである。
また先に述べた受動及び能動絶縁装置の組合せは、米国
特許第３，６０６，２３３号に示されている。
これは受動絶縁系と能動絶縁系とが大々分担する振動応
答周波数が異なることを利用して、特に共鳴周波数にお
いて互いに振動エネルギーを吸収するようにしたもので
ある。
しかし能動系には特にサーボバルブが振動エネルギーを
打ち消すように新たに振動を発生させる圧力源を必要と
している。
それには能動絶縁器の動作振動数は、受動絶縁器に関連
する共振増幅に抵抗し又は共振増幅を無効にする様な範
囲から選はれ、受動絶縁器の動作振動数は、能動絶縁器
の効果的作動に対応した振動数よりも高域の振動数に対
して効果的に絶縁を行う様に選ばれている。
この様なハイブリッド系は受動絶縁器或いは能動絶縁器
が単独の場合にまぬがれない短所を除去するものである
が、大規模な補助動力源とパワーを使用に供し得る形に
変換する装置を必要とする。
また特公昭５２−４５９６７号公報には、車懸架装置に
関し、ばね上、はね下の相対変位振巾を感知して基準車
高の設定値にフィードバックする車高自動調整を実現す
るものが示されている。
これは振幅すなわち車高変位幅を検知する必要上、振動
の発生が前提であり、振動そのものを吸収・制御するこ
とは不可能である。
懸架装置には、これ迄各種の可変緩衝器やダンパーが用
いられて来た。
しかしこの様な装置は全く受動的であると言える。
例えは、減衰特性を手で調節する様なダンパがある一方
、他の例では、この減衰特性が内部構造を通じてストロ
ーブに関連して変化するダンパーを含む。
この様な可変ダンパーでは、一定の衝撃条件に対して特
殊に設計又は調節される緩衝装置として、その利用度は
すでに最大となっている。
この様なダンパーの振動絶縁器としての価値はその受動
的な性質の為に相当限られたものとなる。
２．３の例では、ダンパーの特性が位置、速度、加速度
の状態の関数として個々の段階間を能動的に移行してい
る。
例えは米国特許第２．４０５，２５０号には、自動車の
ブレーキサスペンション装置の関連において、バウンド
とリバウンドとを慣性部材により検知して、ソレノイド
バルブを使用してこれと対向する反力を電磁的に発生さ
せるものが示されている。
特別な外力発生装置を必要とし、振動発生後にそれを制
御しようとするもので、振動の発生と同時に連続的にそ
れを吸収することはできない。
また米国特許第３．５６１，５７４号には、種々の負荷
変動に対応して種々異なる固定流体導通抵抗を有するオ
リフィスで振動エネルギーを流体回路中に散逸せしめる
ものが示されている。
オリフィスの有する流体導通抵抗値は一定の値であるか
ら、広い周波数にわたって振動系の振動エネルギーを連
続的に吸収制御することは不可能である。
したがってこれらの装置では、その個々の段階間の移行
は別として、この様なダンパーの特性はいまだに、主に
その内部構造と取り付は点間の相対的動きに対応して動
作するものである。
即ち、この様なダンパーは、能動絶縁音に匹敵する、絶
縁の対象となる状態に抵抗する力を生ぜしめる様に能動
的に制御させることはできない。
上記諸点にかんがみ、本発明の目的は、振動の広い周波
数領域にわたって連続的に制御可能で、しかもエネルギ
ーの使用が僅少で装置が比較的簡単な振動絶縁装置を提
供するにある。
かかる目的を達するため、本発明は、間隔をもって設け
られた部材間に配置されてこれを連結する受動はねと、
上記部材間に前記ばね手段と並列に連結され、上記部材
の１つに連結されたシリンダと該部材の他の１つに連結
されたピストンとを含む流体作動型ダンパーとを含み、
上記ピストンは前記部材間の相対的運動に応答して上記
シリンダ内に摺動可能に装着され、かつ上記シリンダを
２つの圧力室に分離するものであり、さらに外部にあっ
て指令に応答する圧力弁を介して上記圧力室間を連結し
かつ外部の動力源に連通されない流体連通手段と、上記
部材の少くとも一方の動作状態を連続的に監視し、上記
動作状態を示す信号を発生するセンサと、上記センサか
ら上記信号を連続的に受信して上記部材間の衝撃及び振
動エネルギーの伝達を減少するような力を、略零の大き
さから適切な大きさまで連続的に変化させるように上記
ダンパーに生じさせる指令信号を上記圧力弁に与える制
御手段とからなることを特徴とする衝撃及び振動エネル
ギーの伝達を減少させる振動絶縁装置を提供せんとする
ものである。
以上のような構成を有する本発明は、以下の通り作用効
果を有するすなわち、様々な衝撃や振動の条件が監視さ
れ、それによって能動ダンパーを制御し得る位置、力、
速度、加速度、及びそれらの組合わせが絶対的或いは相
対的に監視され得る。
適切な監視とそれによって発生させられる信号条件によ
って絶縁系の伝達特性が動的状態で制御出来得、しかも
従来の能動絶縁装置を用いた場合に必要な大規模な補助
動力源やその動力を使用に便な形に変換する装置を必要
とせずに非常に満足し得る懸架装置を与えることが出来
る。
能動絶縁系のみに関しては、この絶縁装置は、その絶縁
振動数域に於てより高度な絶縁を行い、本装置の共振或
いは固有振動数に於けるか又はそれ以下の範囲に於てよ
り高度な減衰を達成し、静屯こわさを慣性にせずにより
低い見掛けの固有振動数をもった装置を提供し得る。
以上本発明の目的および構成・特徴を述べたが、本発明
の実施例を示す添付図面を参照しつつ本発明のその他の
特徴を詳述する。
第１図は全体として１０で示された本発明の絶縁装置の
ブロック図である。
絶縁装置１０は主体１１と支持体１２間の衝撃及び振動
の形を取った機械エネルギーの伝達率を低減する一方、
絶縁すべき主体１１を支持体１２に対して弾力的に支持
する。
上記機械的振動エネルギーの本装置に導入する方法は本
発明の目的には重要ではない。
この絶縁装置は絶縁された主体を支持するのは勿論、む
しろ懸架する場合にも同様に利用し得ることは明らかで
あろう。
この絶縁装置は垂直軸に沿っての単一自由度の運動、即
ち並進運動に関連する装置の動作について説明しである
が、この装置は又その外の自由度の運動を有する装置に
も同様に利用できる。
本装置はまた間隔を保って設けられた部材間のエネルギ
ー伝達を調節する必要があるものであれば懸架装置以外
にも用いることが出来ることは明らかであろう。
第１図は本発明の絶縁装置のブロック図であるが、振動
絶縁装置１０は受動絶縁器１４と能動ダンパー１６から
成る。
前者受動絶縁器１４は主体１１と支持体１２間に荷重を
伝達する状態で連絡され、許容されるたわみ限度内での
主体１１の静正重量を弾性的に支持する。
受動絶縁器１４が本系統の動作成いは励起振動範囲で主
体１１の絶縁を行う様なはね定数を有するのが好ましい
。
このばね定数によって広範囲にわたって能動ダンパー１
６の能動的制御方法が決定される。
しかしいずれにせよ、受動絶縁器１４が主体１１の静上
支持を司ることとなる。
この様に受動絶縁器１４は、少くとも本装置１０の共振
或いは固有振動数によって決る一定の振動数以上では主
体１１を支持すると同時に絶縁も行う。
多くの受動絶縁器は伝達率或いは絶縁性能に影響をを及
ぼす減衰を行う。
前にも述べた大概の受動ダンパーは、本来ダンパーを通
る運動の関数として絶縁性能を示すが或いは応答を示す
。
この様なダンパーは好ましくは装置１０の共振、或いは
固有振動数の、或いはその附近の振動数範囲で振幅の大
きさを低減するのであるが、他方絶縁振動数範囲の絶縁
効果を低下させることもある。
本発明では受動絶縁器１４の絶縁振動数範囲内で最大の
効果を得る為にそれが減衰を全熱又は殆んど受けないの
が好ましい。
能動ダンパー１６は主体１１と支持体１２の間に受動絶
縁器１４と平行に連絡され、受動絶縁器１４と同じ運動
を受ける。
能動ダンパー１６は外部から制御出来、好ましくは、能
動的に制動特性を調節する為にダンパーが受ける運動か
ら独立しているのが良い。
その減衰特性を能動的に調節することによって、ダンパ
ーは後述する限界内で制御可能の抵抗を生ぜしめ、絶縁
装置１０の伝達特性を効果的に調節する様に受動絶縁器
１４を共働的に作用する。
本発明に関連して用いられるものとして粘性、電気粘性
、摩擦、電気機械式等の各種の能動ダンパー１６が挙げ
られる。
これらのダンパー１６の制御方法及び構造は伝達率に対
する所望の効果のみならずダンパーの固有の挙動特性に
よって変わり得る。
例えは、大概の粘性ダンパーは本来、それを通る相対的
運動速度（相対運動率）に依る。
この様に粘性ダンパーの性能を効果的に制御するには、
本発明に依り、満足な絶縁装置１０を得るに当りこの特
性を考慮しなければならない。
この点はしかし粘性ダンパー或いはその制御機構に於て
は無視することが出来或いは適当に補うことが出来る。
これに反して摩擦ダンパーの性能はある条件の場合を除
いて、本質的にダンパー内の運動速度からは独立してい
る。
主体１１と支持体１２との少くとも一方にセンサ１８が
取付けられ、それぞれの位置、速度、及び加速等の衝撃
或いは振動条件を示す様々なパラメーターを連続的に監
視する。
監視されるパラメーターが絶対パラメーターが相対バラ
メーク−かに依ってセンサが両方に不必要な場合もある
。
変位変換器（図示していない）の様なものを主体１１と
支持体１２の間に用いることによって相対的速度の様な
パラメーターを監視し得るのは明らかであろう。
更に複数個のパラメーターを同時に監視することが出来
る。
このセンサ１８の本質的役割は必要なパラメーターを継
続的に監視し監視されたパラメーターに対応する信号を
発することである。
このセンサ１８は信号制御手段２０に連結されこの信号
制御手段はセンサ１Ｂが発した信号を受信する。
信号制御手段２０はセンサからの信号を所定の方法で処
理し、継続的に制御或いは指令信号を発し、それらの信
号は能動ダンパー１６に送られ継続的にダンパー１６を
横切る相対的運動に必要な減衰特性或いは力を調整し、
能動ダンパーは受動絶縁器１４と共働的に作用し特に受
動絶紡器１４の増幅範囲に於いて主体１１と支持体１２
が受ける衝撃あるいは振動状態の伝達率を低減する。
第２図には本発明の絶縁装置１０の好ましい具体例を示
す。
はね式でダッシュポット２５の様な受動ダンパーを含む
かあるいは含まない受動絶縁器が、主体１１を支持体１
２の間に荷重を伝達する様な状態で連結されている。
前述の通りその様な受動ダンパーを含まず、はね２４が
実質上減衰を受けないものが好ましい。
一般に２６で示した能動粘性ダンパーは主体１１と支持
体１２との間にはね２４と平行に連結されている。
能動粘性ダンパー２６は、主体１１に連結されピストン
２８に取り付けられたピストン棒２７を有している。
ピストン２８は容器すなわち中空シリンダ２９内に配置
されそのシリンダ壁とに対して流体密に嵌合され、該シ
リンダ２９を仕切で分けられた室２９ａと２９ｂに分つ
。
シリンダ２９のピストン棒２７から離れた方の端部は、
支持体１２に連結されている。
ピストン２８は主体１１と支持体１２との間の垂直軸に
沿う相対的運動に応答してシリンダ２９の縦方向に摺動
しシリンダ内の圧力室２９ａと２９ｂの容積をそれぞれ
変える。
シリンダ２９には油、空気或いは類似物の様な粘性流体
が満たされている。
ピストン２７がシリンダ２９に入るにつれそれによって
移動する粘性流体を収容する為にシリンダ２９と流体連
結した貯蔵器或いはアキュムレーター３０を設けること
が通常必要となる。
図に示すようにこのアキュムレーターはシリンダ２９の
外側に設けても内側に設けてもよい。
ピストン２８の移動が圧力室２９ａと２９ｂ間の流体連
結回路系統全体の総合容積に影響を与えぬ様にピストン
棒２７がシリンダ２９の全体にわたって作動するように
することによって、アキュムレーターを使用しないです
ますことも出来る。
圧力室２９ａ及び２９ｂはそれぞれ能動的に制御し得る
１対の平行な一方向圧力弁３１及び３２により相互に流
体連絡されている。
更に詳しくは圧力弁３１の入力側は導管３３によって圧
力室２９ａに連結され、その出力側は導管３４によって
圧力室２９ｂに連結される。
同様に圧力弁３２の入力側は導管３５により圧力室２９
ｂに通じ、また出力側は導管３６により圧力弁３０ｂを
介して導管３３及び圧力室２９ａに通じる。
圧力弁３１及び３２の各々はそれぞれ受動ばね手段３１
ａと３２ａを含み、このばね手段は通常、弁を閉じる様
に押圧している。
ここで明らかなように、このばね手段は、弁をして流体
が通過する際に矢印で示す単一の方向にのみ動作せしめ
る。
圧力弁３１及び３２は更に弁の圧力流れ、或いは流れ方
向における絞り特性を調節する為に能動的に制御し得る
弾性押圧手段３７及び３８を含む。
圧力弁３１及び３２の代表的な入力電圧−出力圧力の関
係を第２図の右側の下方に示す。
弁のこの絞りによって減衰効果、更には、ダンパー２６
によって発生される抵抗力が決定されるのである。
制御し得る弾性押圧手段３７及び３８は、それぞれ指令
信号濾過手段３９及び４０によって調節される。
濾過手段３９及び４０の電圧入力及び出力特性は、水平
軸の入力と垂直軸の出力によって表わされる。
加速度計４１が振動や衝撃から絶縁された主体１１上に
設けられ主体１１の絶対加速度を継続的に監視し、主体
１１の加速度に対応する信号を発生する。
この信号は一般に５０で表わされる信号制御手段へ送ら
れ、この手段は増幅器、積分器等の様な感知信号変更手
段５１を含むが、その出力は総合演算回路５２で演算処
理される。
本具体例の場合では感知信号変更手段５１は常に加速度
計４１からの感知信号を大きさと正負の符号において１
１の絶対速度に連続的に変換する積分器と増幅器とを含
む。
制御の目的にそれ以外の信号が用いられる場合には、総
合演算回路を用いて信号変更手段５１からの出力信号を
正しく関連づけ、所望の指令或いは制御信号を発生させ
る。
この図解では指令信号は主体１１の絶対速度に比例し、
同じ正負の符号を有する。
この指令信号は連続的に能動粘性ダンパー２６に送られ
、このダンパーはこれに応答してシリンダ２９の圧力室
２９ａ及び２９ｂの間の流体の流れに対する抵抗を常に
調整する。
圧力室２９ａ及び２９ｂ間の流体の流れに対する抵抗を
能動的に制御することによって、能動粘性ダンパーには
ね２４の力と協同して主体１１が受ける運動に逆らう様
な抵抗力を生ずることを指令することが出来る。
ここで明らかな様に、ダンパーは主体１１と支持体１２
との間の運動に対する抵抗を生ずることによってその機
能を発揮するので、ダンパーの生じ得る力は主体１１と
支持体１２との間の相対的な運動を必要とし、その力の
方向は相対的動きの方向と反対方向のものに限られてし
まう。
ダンパーの減衰方法によるのではあるが、本発明の場合
、ダンパーの発生する力はその方向が、常に主体１１と
支持体１２との間の相対速度の向きとは逆であるので、
与えられた主体１１の絶対速度の方向と一致しない方向
のダンパーによる力を生せしめることもあり得る。
これはダンパーが主体１１の絶対速度に関連して制御さ
れる上記の具体例に於て特にあてはまる。
この様に、主体１１の絶対速度が主体１１と支持体１２
との間の相対的動きと反対の方向にある場合、ダンパー
は主体１１の絶対速度とは逆の方向を与えることは出来
ない。
この点が本発明の限界であるが、それは、その様な条件
下ではダンパーをして実質的に零或いは非抵抗性の力を
生せしめることによって最少限に抑えることが出来る。
本発明のこの特徴は能動粘性ダンパー２６及びその制御
に関連して考慮されるベきである。
同時につけ加えて置くべき事は主体１１と支持体１２が
相互に同じように移動する限り、或いは後者が実質的に
固定している場合、この限界は無いものとして差支えな
い点である。
能動粘性ダンパー２６はその出し得る力に限界があると
言う点で更に制限されている。
即ち、その最大値は慣性力から主体上に加わる他の力の
代数和を引いたものによって決定される。
これらの限界の効果は明確ではないが後程度に詳しく説
明する。
能動粘性ダンパー２６の動作を理解するに当り、まず主
体１１と支持体１２が互いに遠ざかる様に移動し、粘性
流体がピストンによって圧力室２９ａから圧力室２９ｂ
へ移動するものと仮定する。
もし主体１１の絶対速度が正で上向きであるならばこれ
に対応する正の指令信号が連続的に発生される。
この信号は濾過手段３９によって受信され、上記手段は
粘性流体が圧力室２９ａから導管３３、圧力弁３１並び
に導管３４を通って圧力室２９ｂへ流れるにつれ圧力弁
３１の圧力流れ或いは絞り特性を押圧手段３７を介して
調整する。
もしも主体の絶対速度が負で下向きの場合、即ち、その
方向が相対的働きの方向と逆の場合には、それに対応す
る負の指令信号が連続的に発せられる。
濾過装置３９と押圧手段３７が圧力弁３１に零或いは実
質的に非抵抗性の力を生せしめ、ばね３１ａの低い抵抗
を除いて圧力弁３１は圧力室２９ａから圧力室２９ｂへ
の粘性流体の拘速されない自由な流れを可能にする。
さてここで主体１１と支持体１２が互いに近接する様に
移動し、粘性流体がピストン２８によって圧力室２９ｂ
から圧力室２９ａへ押されていると仮定しよう。
もし主体１１の絶対速度が正で上向きであるならば、そ
れに対応する正の指令信号が連続的に発生する。
濾過手段４０及び押圧手段３８が弁３２に、零或いは実
質的に非抵抗性の力を生し、バネ３２ａによる弱い抵抗
を除いては、弁３２は粘性流体の圧力室２９ｂから圧力
室２９ａへの拘速されない自由な流れを可能にする。
これに反し主体１１の絶対速度が負で下降傾向にある場
合には、それに相当した負の指令信号が連続的に発生さ
れる。
濾過手段４０がこの信号を受け、流体が圧力室２９ｂか
ら導管３５、弁３２、及び導管３６を通って圧力室２９
ａへ流動するにつれ押圧手段を介して弁３１の圧カー流
量或いは絞り特性を絶縁を効果的になすよう連続的に調
整する。
アキュムレーター３０からの実質上の影響或いは干渉を
軽減する為にアキュムレーター３０は圧力室２９ｂと圧
力弁３２の出力側との間に並列に相互連結されている。
従来の玉弁３０ａが圧力室２９ｂとアキュムレーター３
０との間に設けられ、圧力室２９ｂからの流れが弁３２
を回避するのを防屯し、その様な場合のアキュムレータ
ー３０のバネ力の影響を除去する。
類似した玉弁３０ｂが導管３６にはめこまれ、圧力室２
９ａから弁３１を回避してアキュムレーター３０へ流れ
る流体を防ぎ、同様にその様な流れのアキュムレーター
３０からのいかなるバネ力をも除去する。
しかし流体の追加が必要となるにつれ流体は自動的に圧
力弁３０ａを通って圧力室２９ｂへ導入される。
過剰の流体は圧力室２９ｂから弁３２を通ってアキュム
レーター３０へ排出される。
同時に留意すべきことは、ごくわずかな圧力を本装置に
加えることによって、ダンパー２６からの予荷重と流体
の漏れの問題を最少限にとどめることが出来ると言う事
実である。
上記の説明から明らかな様に、能動粘性ダンパー２６の
動作の特性としては、必要とされるダンパーによる力の
方向が相対的動きの方向と一致しない場合を除き、それ
によって生ずる抵抗力は本来相対的動きには依存せず主
体１１の絶対速度に依存するようになされねばならない
。
ダンパー２６が本来それを横切る相対的動きの速度のみ
に依存するならば、ダンパーの制御の際にそれに対する
補償が行なわれなければならない。
更に明らかな様にダンパー２６の全体の性能は粘性流体
、シリンダ２９とピストン２８のパラメーターと濾過手
段３９及び４０押圧手段３７及び３８の特性を適当に選
択することによって容易に変更する事が出来る。
本発明の絶縁装置の挙動特性を充分に理解する為に、従
来の装置についても言及すべきであろう。
例えば、受動絶縁装置と受動−能動絶縁装置がそれであ
る。
第３図には従来の受動絶縁装置の概要図を示す。
この構造では、はね定数Ｋを持つ受動バネと主体Ｍを支
持体（斜線部分）上に支持する減衰計数Ｂの受動粘性ダ
ンパーが平行に配列されている。
今仮りに支持体及び主体がそれぞれ変位Ｘ。
及びＸを受けるものですれば、これらの運動を関係づけ
る伝達関数は次式で表わされる。
式中Ｓはラプラス変換演算子である。
この系統の非減衰固有振動数はＪＫ７にで、減衰係数比
はＢ／Ｊ７ＫＭである。
このような受動絶縁装置の伝達率が、非減衰固有振動数
を１．０（単位）としたときの様々な減衰係数比につい
て第５図に示される。
一般に純粋に受動的な絶縁装置の伝達率は、共振或いは
固有振動数１．０（単位）に２の平方根（１，４１４）
だけ乗じた周波数よりも大きな周波数領域にて減衰或い
は絶縁を示し、かつその共振周波数近傍での増幅をも示
している。
この図より、共振振幅が減衰係数比に左右されることが
明らかとなろう。
しかしこの増幅の低減は共振を生じない領域での絶縁損
失を通して、即ち好ましい絶縁範囲を通じて始めて達成
され得る。
この様に、純粋に受動的な絶縁装置に減衰効果を用いる
のは設計上の必要な妥協の為である。
第４図は米国特許第３，６０６，２３３に記載されたも
のと類似したハイブリット絶縁装置の概要図である。
この装置は平行に配列されたバネ定数にの受動バネと主
体Ｍを支持体（斜線部分）に支持している能動絶縁器或
いは力発生器Ｆとを含む。
主体Ｍの加速度が監視され、主体加速度信号が発生され
、その信号は増幅され、積分され、総合される。
記号に１は加速度信号利得を表す。項１／Ｓは加速度信
号の速度の積分、Ｋ２は速度利得を表す。
■印は加算回路を示す。支持体と主体とがそれぞれ変位
Ｘ。
及びＸを受けるものと仮定するとこれらの運動を関係づ
ける伝達関数は次式で表わされる。
（式中Ｓはラプラス変換演算子。
）本装置の非減衰固有振動数は Ｋ／Ｍ＋に、でに２ 減０係数”２ （Ｍ＋に、 ）Ｋ”あ６・固有或い
は共振振動数はに１の選択によって調節され、Ｋは静止
たわみを抑制する様に選ぶことが出来る。
同時に減衰係数比の数値はに２を適切に選ぶことによっ
て決定し得る。
１．０（単位）の共振振動数を有する懸架装置の伝達率
を異った減衰係数比について第５図に示す。
この図の伝達率は同時に純粋に受動的な絶縁装置によっ
て与えられた伝達率でも表わす。
純粋に受動的な絶縁装置（実線）に比較すると上記のハ
イブリッド受動−能動絶縁装置の性能（破線）はより向
上されている。
性能の向上は、本装置の絶縁振動数範囲でより高度な絶
縁を行い、共振或いは固有振動数か或いはそれ以下での
より高度な減衰を可能にし且つ解毛たわみをも考慮に入
れてより低度な見掛けの固有振動数を与える点で明らか
である。
しかし能動絶縁器のみ或いは能動絶縁器と受動絶縁器の
組合せは動力源を上記使用に適する形に換える動力源と
複雑で高価な装置を必要とする。
本発明の装置は前述の能動−受動ハイブリット絶縁装置
のそれとかなり似通ったものであるが力発生器Ｆが能動
ダンパーに代えられ必要な動力源は制御手段を調節する
もののみであると言う点が異なる。
制御手段の動力水準は能動絶縁器に必要なものと比較し
て著しく低い。
本発明の装置の挙。動性を説明する為にコンピューター
シミュレーションを行った。
このシミュレーションでは前に述べたその限界による非
直線効果をも含むように能動−受動ハイブリッド系の直
線特色が改善されている。
例として挙げである場合では、制御条件は主体の絶対速
度である。
この様にハイブリッド等と比較するには加速度利得に１
を零に置く必要があった。
同等の減衰係数を与えるように速度利得を調整した。
本発明の詳細な説明する為に図示した振動数及び減衰係
数比に対する変位速度、減衰器出力Ｆ。
及び全出力Ｆｓの時間的変化を第６ａ及び６ｂ図に示す
。
減衰器出力Ｆ。と時間の関係を示す図は能動ダンパーが
各周期に於て零の力を二度消失せしめ、そして生じせし
めることを示す。
速度関係を示す図に較べ、減衰器出力が零の間ダンパー
を横切る相対的速度は必要な力の方向とは反対の方向を
示す。
速度対時間の図は同時に主体と支持体の速度が１周期の
数部分に於て等しくなることを示す。
これは能動ダンパーによつ、て与えられた力よりも指令
された力が犬である場合に生ずる。
物理的には、ダンパーは固定され柔軟性を失い、それに
よって生じた力は慣性力及び主体に働く他の力によるも
のである。
本装置の絶縁能力はある程度は変位対時間のグラフによ
って表わされる。
第６ａ図による振動数比０．５の場合絶縁は非常に弱い
。
しかし第６ｂ図による振動数比が１．５の場合は絶縁は
良好である。
第７図では本発明の絶縁装置の種々異った減衰係数比で
の伝達率を示す。
上述の異った装置間での比較は第３図に示す。
ここで明らかな様に、本発明の装置の性能は受動絶縁装
置に比べはるかに優れたもので能動絶縁系或いはハイブ
リッド系のそれに接近している。
ランダム入力に対しても同じ結果が得られた。
従って本発明の絶縁装置は能動と受動の両方の装置の性
能の利点を示し、振動を広い周波数領域にわたって連続
的に制御し、大規模な動力源を必要とせず動力を利用に
便利な形に換える装置も必要ではない。
このような効果は本発明によってはじめてなされるもの
である。
この明細書及び附図には本発明の好ましい具体例を示し
、特定の用語を用いて描写しであるがそれは包括的で説
明的にのみ用いられたのであって、制限的意味で用いら
れたのではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による絶縁装置のブロック図、第２図は
本発明による絶縁装置の好ましい具体例を示し、ある部
分は断面図又ある部分は概要図で示し、更に他の部分は
ブロック図で示す；第３図は従来の受動絶縁装置の概要
図；第４図は従来の受動−能動ハイブリッド絶縁装置の
概要図；第５図は第３図と第４図に示した絶縁装置の伝
達特性を示すグラフ；第６ａ及び６ｂ図は本発明の絶縁
装置の時間に対して減衰器出力、系統全出力、及び主体
と支持体の夫々の速度及び変位を示すグラフ；第７図は
第２図に示した絶縁装置の伝達特性のグラフ；及び第８
図は受動絶縁装置、受動−能動ハイブリッド絶縁装置並
びに本発明の絶縁装置の伝達特性を比較するグラフであ
る。 主なる符号の説明、１０・・・絶縁装置、１１・・・主
体、１２・・・支持体、１４・・・受動絶縁器、１６・
・・能動ダンパー １８・・・センサ、２０・・・信号
制御手段、２４・・・バネ、２５・・・ダッシュポット
、２６・・・能動粘性ダンパー、２７・・・ピストン棒
、２８・・・ピストン、２９・・・シリンダ、２９ａ
、２９ｂ・・・圧力室、３０・・・アキュムレーター、
３０ａ・・・圧力弁、３０ｂ・・・圧力弁、３１．３２
・・・圧力弁、３１ａ、３２ａ・・・受動バネ手段、３
３・・・導管、３４・・・導管、３５・・・導管、３６
・・・導管、３７，３８・・・弾性押圧手段、３９ 、
４０・・・信号濾過手段、４１・・・加速度計、５０・
・・信号制御手段、５１・・・感知信号変更手段、５２
・・・総合演算回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 間隔をもって設けられた部材間に配置されてこれを
    連結する受動はねと、上部部材間に前記はね手段と並列
    に連結され、上記部材の１つに連結されたシリンダと該
    部材の他の１つに連結されたピストンとを含む流体作動
    型ダンパーとをてηみ、上記ピストンは前記部材間の相
    対的運動に応答して上、尼シリンダ内に摺動ｕ１能に装
    着され、かつ上記シリングを２つの圧力′室に分離する
    ものであり、さらに外部にあって指令に応答するＩＩｉ
    力弁を介して上記圧力室間を連結しかつ外部の動力源に
    連通されない流体連通手段と、上記部材の少くとも一方
    の動作状態を連続的に監視し、上記動作状態を示す信号
    を発生するセンサと、上記センサから上記信号を連続的
    に受信して上記部材間の衝撃及び振動エネルギーの伝達
    を減少するような力を、略零の大きさから適切な大きさ
    まで連続的に変化させるように上記ダンパーに生じさせ
    る指令信号を上記圧力弁に与える制御手段とからなるこ
    とを特徴とする衝撃及び振動エネルギーの伝達を減少さ
    せる振動絶縁装置。
JP48105854A 1972-09-19 1973-09-19 カンカクオ モウケタ ブザイカンデ エネルギ−ノ デンタツオ セイギヨスルシステム Expired JPS5833123B2 (ja)

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