JPS604642A - 動吸振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は動吸振器に係るものである。詳しくは振動体の
振動低減に供する位相制御型の動吸振器に係るものであ
る。

［従来技術１ 従来、振動体の振動を減衰さけ８場合には動吸振器を用
い、動吸振器の予め設定された固有周波数を外部強制力
「にＪ、る振動体の周波数（以下振動周波数ｆという）
と同一にし、振動体の振動を吸収している。しかし大苗
に生産される振動体、例えば自動車では構成部品にばら
つきが生じ１１両間の振動体の固有周波数１１にばらつ
きを生じたり、更には動吸振器を構成する部品のばらつ
きにより動吸１辰器内体の固有周波数にもばらつきを生
ずる結果となる。

このため、動吸振器の固有周波数におりる吸振効果は大
きいがその前後の周波数帯域においＣは、動吸振器と振
動体が共振し、振動体はかえって大きく振動する問題が
発生する。

かかる問題を解決するため動吸振器の主要部を機械的あ
るいは電気的に変化さば、動吸振器振動系のばね定数を
変化させることにより動吸振器の固有周波数１０を１騒
動体の振動周波数ｆに同期さ１士る動吸振器が提供され
ている。

しかしながら上）ホの動吸振器は、エンジン回転数及び
Φ速の変化等による振動周波数を検出し減衰させたい周
波数を正確に捉え、それをエンジン回転等にまり役雑に
変化する振動周波数に基づく信号に合Ｕて効率よく振動
体の振動を低減覆ることは回路構成が複雑になり事実上
むつかしかった。

；１：だ、例えば多数の弾性体より構成される自動車で
は、各弾性体はそれぞれ違う固有の共振周波数を持つの
で制御が複１１となり動吸振器を複数設置づる必要があ
るという問題もある。

［発明の「１的」 本発明の目的は撮動体の振動周波数ｆ全域において所望
の周波数を正確にとらえ、減衰させたい振動周波数近傍
の振動体の振動を効率よく吸収Ｊることが可能な位相制
御型の動吸振器を提供することにある。

［発明の構成］ かかる目的を達成づるための本発明の構成は撮動体に固
定し該振動体の振動を吸収し該振動体の振動を低減づる
動吸振器において、 該動吸振器本体と該動吸振器本体外部に設りた重錘体と
を連結する腕部と、 該腕部の長さをかえる腕部可変手段と、前記振動体の加
速度を検出し振動体加速度信号を出力する振動体加速度
検出手段と、 前記重錘体の加速度を検出し重錘体加速１夏信号を出力
する重錘体加速１ｍ検出手段と、前記振動体加速度信号
に基づき検出される１騒動体の振動加速度の位相と前記
也鍾体加速度信号に基づき検出される重錘体の振動加速
度の位相との位相差が所定範囲になるよう前記腕部可変
手段に制御信号を出力Ｊる制御手段、 とを備えたことを特徴とする動吸振器を讐旨としている
。

［実施例］ 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明４る。

第１図は本発明の第１実施例である自動！Ｕ用の位相制
御型動吸振器を示している、。

１は動吸振器ケース、２ａ　、２ｂは動吸振器ケース１
に９設された軸穴、３ａ　、３ｂは該軸穴に内設された
ベアリング、４ａ、、４ｂは動吸振器ケース１に穿設さ
れた動吸振器装着用の固定穴、５は動吸振器ケース１内
に配設されたモータ、６はモータ１５に直結されたビニ
オンギＶを表わしている。イしくモータ５、ビニオンギ
！・６により腕部Ｆｉｌ変千［Ｑは構成され、動吸振器
本体は動吸振器ケース１、軸穴２ａ、２ｂ、ベアリング
３ａ　、　３ｂ　。

固定穴４ａ、４ｂ、七−夕５、ビニＡンギｔＦ６により
構成され、更に固定穴４ａ、４ｂに挿入されたポル１〜
７ａ、７ｂにて振動体８に装着される。

尚、振動体８としては具体的に、例えばエンジン、スラ
２アリングコラム、排気管、シート、車両フレーム、暑
ナスペンション等の各装置が挙げられる。

９は金属等よりなり、適宜、質量を調整され１ｃｍ紳休
１］０は重錘体９に固定され、腕部に該当づる位置可変
レバーを表わす。更に位置可変レバー１０には所定の位
置にラック１′１が刻設されている。位置可変レバー１
０は軸穴２ａ、２ｂに挿通されると共にラック１１が前
記ビニオンギヤ６と歯合されている。イの結果、前記モ
ータ５が駆動されビニオンギヤ６が回転することににす
、重錘体９は位置可変レバー１０の変位によって図上水
平方向に１↑復動し、腕部の有効長文が変化覆る。

そして、１２は振動体加速度検出手段に該当する振動体
加速度センサーであり振動体８の振動加速度を検、出し
、振動体加速度信号を出力する。振動体加速度センサ１
２は前記動吸振器り゛−ス１の所定表面に固定されてい
る。

１３は重錘体加速度検出手段に該当する重錘体加速度セ
ンサであり重錘体９の撮動加速度を検出し重錘体加速度
信号を出力する。重錘体加速度センサ１３は重錘体９の
所定表面に固定される。

尚、振動体加速度センサ１２、重錘体加速度センサ１３
は同方向の加速度を検出づ“るように固定されている。

次に第２図ににり振動体と動吸振器からなる振動系のＥ
ｆルを示づ。

外部強制力「が振動体８に印加される場合につい（説明
づる。。

振動体８の固有角振動数をω、ばね定数を１（１、減衰
定Ｖ１．ｃ＋、ＹＹ吊をｉｌｌ、振幅をＸＩ、動吸振器
のばね定数を１（２、減衰定数を（ｊｚ、ｆｆｌ綽休９
体質Ｉ！ｌを１１１７、振幅を×２とするとばね定数に
１．１呪２の力の場合、振動系の微分方稈式は（１）式
となる。

（１）式を変形りると（２）式となる。

（２）式において更に減衰定数ＣＩ　、Ｃ２の項を付加
すると、以下の（３）式のようになる。

ＸＩ、Ｘ２を比例定数、ψ１を振動体の振動加速度位相
（以下単に位相ψ１を振動体の振動加速度の位相という
）、ψ２を動吸振器の振動加速度の位相（以下単に位相
ψ２という）とし、Ｘｌ　、Ｘ　２を次のように定め （４）式を（３）式へ代入し、 位相ψ１と（Ｑ相ψ２との位相差をφ（以下単に位相差
φという）とすると固有周波、数ｒｏにおける位相差φ
は ｔａｎφ−に７．’ｃ２ω　（５） となる。このとき一般の減衰定数の範囲内では位相差は
７０°〜９０’近傍の値をとる。

即ち第３図には外部強制力Ｆによる振動体の振動周波数
ｆと位相差φの関係が示され、固有周波数ｒｏ近傍では
位相差φは９０°近傍の値となる。

動吸振器装着前後の振動周波数１と振動体の振幅ｘ１の
関係（以下吸振特性という。）は第４図に示リグラフの
如くになり、点線は動吸振器装着前、実線は固有周波数
ｆｏ近傍での動吸振器装着後の関係を承り。

つまり動吸振器装置後は固有周波数ｔｏ近１力□では振
幅×１は減少している。このように位相差φは７０″−
９０°であれば振動は効率的に吸収されることがわかる
。したがって位相差φが７０’〜９０″になるにう動吸
振器をｉ！Ｉ　ＩＩＩ　’ｌれば良い。

以下、位相差が９０°における場合について説明する。

ｋ、ｃ、ωを確定させた場合には、その舶（φ）を基準
として位相を検出層ることにより正確なＩＩｉ’Ｊ　Ｉ
ｌｌが可能となる。

上述した理論に基づぎ振動低減を達成づるため本実施例
においては制御手段に該当づるＭ）運回路１４は第５図
に示されるよう構成されている。以１；帰還回路１４の
構成と作１１ｊについて説明りる。

２１は重錘体加速麿信号が入力する入力端子、２２は振
動体加速１ｍ　ｊａ号が入力覆る入力端子を表わ＝Ｊｏ
２３は外部強制力Ｆの角周波数（例えば］ニレンジ１転
数）に比例した出力電圧Ｖωを胃る角周波数センサであ
る。同ヒンサを設けた叩出は、振動体はエンジン、プロ
ペラシャフト、車輪等の様々な部品から成立しているの
で、例えば゛［ンジンの回転に起因する振動を主に吸収
したい場合でも、車輪等の様々な部品からの振動が合成
され、享１（水波と高調波とからなる複雑なひずみ波の
４６号が娠動体加速ｅ、レンサ１２から帰還回路１４に
入り、吸振を目的とする周波数のみの振動を検出できな
い為、かかる角周波数センサ２３を設け、減衰さけたい
エンジンの周波数を検出し、その周波数信号に基づきト
ラッキングフィルタ２４．２５のフィルタリング周波数
を変化させている。

２４．２５はそれぞれ重錘体加速度センサ１３、振動体
加速度センサ１２から得られた出力の周波数成分のうち
角周波数センサ２３の出力に応じた周波数成分だけを通
過させるためのドラッギングフィルタである。２６はト
ラッキングフィルタ２４の出力の位相を９０°進相させ
る移相器である。

２７はトラッキングフィルタ２５、移相器２６の出力の
位相差に比例した出力信号を得る位相差検用型であ′る
。以下この位相差検出器２７について説明する。

２８．２９は移相器２６、トラッキングフィルタ２５の
出力信号がそれぞれ正極性の場合は正、ｆ１極性の場合
は負の一定電ｌｉｄが得られるよう構成された極性判別
器であり、３ｏは極性判別器２８からの出力を整流づる
ダイオード、３１は同じく極性判別器２９からの出力を
整流するダイオード、３２はダイオード３０，３１から
の信号を入力Ｒ１人力Ｖとし入力１く、■の位相差を比
較し、でれに応じた例月を出器ノリ−る位相比較器であ
る。この位相比較ｊｊ３　；：３２としては、例えば第
６因に示すように、複数のＮＡＮＤゲー１−よりなる公
知の回路が挙げられ、１１１回路は立下り位相が等しい
とき二二〇の出力ｔＪ、Ｄは高レベルとなり、入力Ｒが
入力Ｖに対し℃位相が進ｌυでいる場合は、その位相差
に相当りる時間だけ出力Ｕは低レベルどなり、逆に入力
１マが人力Ｖに対して位相が遅れている場合はモの位相
差に相当Ｊる時間だけ出力］〕が低レベルになるよう構
成されている。イしで３３は出ツノＵを反転させる位相
反転器、３４は出力りを反転させる位相反転器、３５は
該反転器３３．３４からの出力を判別し該出力に比例づ
る直流電圧を出力覆るリニア差動アンプである。以上の
ように位相差検出器２７は構成されている。

そして３６は該検出器２７よりの直流電圧を入力しモー
タ５に駆動信号を出力するモータ駆動回路である。

このように構成された帰還回路１４により、位相差φが
９０°でない時は、位相差φに比例した直流電圧に基づ
いて位相差φが９０°になるまで七−夕は駆動され、重
錘体９、位置可変レバー１０はｔ］復動され、その結果
、動吸１辰器のばね定数に２、ｃ２は変化される。この
位相差φが００゜になればモータ５、小鍾体９、位置可
変レバー１０は伴出づる。ずなわち振動体と動吸振器か
らなる振動系は常に両者の振動の位相差φが９００にな
るよう構成されている。

この帰還回路１４に種々の位相差の信０が入った場合の
同回路１４の各素子の出力変化を第７図に示づ。図にお
いて（ａ　）は位相ψ１が位相ψ２より９０゛νヱれて
いる場合、（ｂ）は位相ψ１と位相ψ２が同位相の場合
、＜ａ　＞は位相φ１が位相φ２より−１５°進んでい
る場合、（ｄ　＞は位相ψ１が位相ψ２より１３５°進
Ｉυｅいる場合がそ動体加速１（１センサ１２からの入
力、２６ｏｕｔは移相器の出力、３０　Ｒｏｕｔはダイ
オード３０の出力１マ、３　’Ｉ　Ｖ　ｏｕｔはダイオ
ード３１の出力Ｖ、３２し〕ｏ　１１１は（イｌ相比較
器３２の出力Ｕ、３２　Ｄ　ｏｕｔ　ハ位相しヒ較器３
２の出）ＪＤ、３３ｏｔ＋ｔは位相反転器３３の出力、
３４　ｏｕｔは位相反転器３４の出力、３５ｏｕｔはリ
ニア差動アンプ３５の出力をイれぞれ表わしている。

−尚、上述した帰還回路１４の他に同様の回路としＣ第
８図の如き位相差検出器４０が組み込まれた帰還回路４
１が挙げられる。この帰還回路４１は前述の帰）■回路
１４におけるリニア差動アンプ３５の代わりにＮＡＮＤ
ゲート４２、積分器／Ｉ３、ＲＳフリップフロップ４４
が組み込まれ、その他の構成は帰還回路１４と同様であ
る。そして位相差に比例した電圧を出器ｊする前記積分
器４３と、２１１ｒ［出力によりモータ５の回転方向、
位置可変レバー１０の移動方向を指示するＲＳフリップ
７０ツブ４４の両者の信号をモータ駆動回路４５に出力
づるよう構成されている。

以上に述べた本実施例の動吸振器により前述の角周波数
ヒンサ２３にて検出された所望の周波数帯域すの振動は
第９図（低周波領域の場合）、第１０図（中間周波領域
の場合）及び第１１図（高周波領域の場合）で示づ吸振
特性で表わされ、それぞれ周波数帯域１）におい°Ｃ振
動体の振動が効率的に吸収される。

また第１２図に示ずように撮動周波数ｆの変化に対し振
幅×１がさほど変化しない振動体（以下側特性の振動体
という。）においても前述したように帰還回路を作動さ
せ位相差φを９０°とすることにより目的とする周波数
の振動だけを吸収できる。

次に第１３図に示す如き、本発明の第２実施例について
説明する。６１は動吸振器ケースである。

６２は該動吸１辰器ケース１に穿設された軸穴である。

尚、Ｉｎ＋穴６２内周には雌ねじ６３が切られている。

５４ａ　、　ｂは動吸振器ケース１に穿設される動吸振
器装着用の固定穴である。６５は動吸振器ケース６１に
内設されたモータであり、該モータ６５にビニオンＶヤ
６６が直結されている。、イし−（、また動吸振器本体
は動吸振器ケース６１、軸穴６２、固定穴５４ａ　、　
ｂ　、　モータ６５、ビニＡンギト６６により構成され
、固定穴６４ａ　、　ｂに挿入される。ボルト６７ａ、
６７ｂにより振動体６８に装着される。

６９は金属等よりなり、適宜、質量を調整されたｇＦ鍾
休体７０は腕部に該当し、ゴム等の弾性を（１ｉるｌ料
よりなる中空の円筒形のΦ錘体直結部、重錘体連結部７
０は第１２図に示されるように重錘体６９と動吸振器本
体とを結合するよう構成され、軸穴６２と重錘体連結部
７０の中空部は連通され−（いる。

７１は下端にギヤ７１ａが設けられ回頭７１ｂを有Ｊる
ポル１−状のロッドを表わし、［］ツド７１外周には雄
ねじが切られ、そして重錘体連結部７０の中空部に嵌入
され、軸穴６２の雌ねじ６３と螺合されている。ピニオ
ンギヤ６６はギヤ７１ａと歯合され、モータ６５が駆動
されるとピニオンギヤ６６が回転され、更にピニオンギ
ヤ６６によつＣ前記ギヤ７１ａが回転し、回転づる方向
により上下に往復動する。それに応じて腕部の右効長立
が変わる。

尚、モータ６５、ピニオンギヤ６６、ロッド７１、ギヤ
７１ａにより腕部可変手段は４１６成される。

７２は撮動体謝速度検出手段に該当する振動体加速度セ
ンサであり振動体６８の振動加速度を検出し振動体加速
度信号を出力Ｊる。振動体加速度せンリ−７２は前記吸
振器ケース６１の所定表面上に固定されている。

７３は重錘体加速度検出手段に該当づる重錘体加速度セ
ンサであり唖鍾体６９の振動加速度を検出し重錘体加速
麿佑号を出力する。重錘体加速度ｔ′！ン＋Ｊ７３は重
錘体６９の所定表面上に固定され（いる、。

制９１１手段に該当する帰還回路７４は第１実施例の帰
３９回路１４と構成、作用とも同一である。

以−１−のｊ、）に構成された第２実施例は位相φ１、
ψ２を、ト記センサ７２．７３より検出し位相差φを常
に９００に制御ｌｌするよう帰還回路７４が作ｆｆ’、
ＩＩ　Ｌ／車鍾休体結部７０がロッド７１に規制され振
動可能な部分、即ち、腕部右効長立が変化づることにＪ
：り動吸振器のばね定数は変化する１゜したがって振動
周波数に連動された固有周波数［０近傍に（ＩＦＩＩＪ
吸振器の吸振効果が最大となる。

以上、第１実施例、第２実施例共に撮動体の位相ψ１と
動吸振器のＩＱ相ψ２が常に９００に保たれるにう中鍾
体の位同は制御され、ばね定数１り２が変えられるよう
構成されている。

このため撮動体や動吸振器の構成部品のばらつきにＪ−
り−でれぞれの固有周波数にばらつきがある場合でｂｌ
ばらつきにかかわりなく所望の周波数の撮動を吸収する
ことができる。

まＩＣ１振動体の！動源の振動周波数が変化してもそれ
に追従し【振動を吸収できるので、振動周波数に合せて
動吸振器を数多く用いる必要がなく一常に吸振したい所
望の周波数で振動体の振動を効率よく吸収覆ることがで
きる。

尚、第１実施例、第２実施例共に、帰還回路はマイクロ
コンピュータであってもにり、位相差φは７０’−・９
０６の範囲であれば良く、いずれも本実施例に限定され
るものではない。

［発明の効果］ 本発明は振動体の１騒動加速度と動吸振器の振動加速度
を正確に検出し、それらの位相差を一定範囲内（好まし
くは７０°〜９０°）に制御するよう構成されている。

このため、撮動体の振動周波数が変化しても、それに合
せて所望の周波数にて振動体の振動を吸収することが可
能となり、また、振動体及び動吸振器の構成部品のばら
つきに起因づる固有周波数のばらつきによる吸振効果の
低減を防止でき、撮動あるいはそれに伴う騒音を効率的
に吸収Ｊることが可能となる。

また所望の周波数の振動を吸振でさることから、当該所
望の周波数が変化しても動吸振器を数多く用いる必要が
ないので経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図は振動体
と動吸振器からなる振動系のモデルを示りＩＳ）式図、
第３図は振動周波数ｆと位相差φとの関係を示タグラフ
、第４図は吸振特性を示リグラフ、第５図は第１実施例
の帰還回路のブ［ｌツク図、第６図（：１位相比較器の
一例を示′ＩＪ構成図、第７図は種々の（ｆ／相差にお
番］る帰還回路内の信号のタイミングブート−１〜、第
８図は第１実施例の他の帰還回路のブロック図、第９図
は低周波数領域にお【プる吸振特性を示すグラフ、第１
０図は中間周波領域における吸振特性を示すグラフ、第
１１図は高周波領域における吸振特性を示すグラフ、第
１２図は割符性の振動体の吸振特性、第１３図は第２実
施例の４１１３成図を表わす。 ８．６８・・・振動体 ９．６９・・・重錘体 １０・・・位置可変レバー １２．７２・・・振動体加速度センサ １３．７３・・・重師体加速度センサ ２４．２５・・・トラッキングフィルタ２８．２つ・・
・極性判別器 ３０．３１・・・ダイオード ３２・・・位相比較器 ７１・・・ロンド 代理人　弁理士　足立　勉 他１名 第１図 一！− 第２図 第９図 第１０図 ７　−一一一 第１１図 第１２図 ″　ｆ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 振動体に固定し該振動体の振動を吸収し該振動体の振り
   」を低減する動吸振器において、動吸１辰器本体と該動
   吸振器本体外部に設りた重錘体とを連結する腕部と、 該腕部の長さをかえる腕部可変手段と、前記振り３体の
   加速度を検出し、振動体加速度信号を出ノＪ（）る振動
   体加速度検出手段と、前記弔鍾体の加速度を検出し重錘
   体加速度信号を出力する重錘体加速度検出手段と 前記振動体加速度信号に基づき検出される振動体の振動
   加速度の位相と前記重錘体加速度信号に処づき検出され
   る重錘体の振動加速痘の位相、との（Ｏ相差が所定範囲
   になるよう前記腕部可変手段に制御信号を出力する制御
   手段、とを備えたことを特徴と覆る動吸振器。