(57)【要約】【課題】  ダイナミックダンパの錘の運動エネルギを活用できるばね下振動抑制装置を提供する。【解決手段】  ばね下振動抑制装置１が、錘４と、錘４と車両Ｖにおけるばね下部材Ｌとの間に介装される弾性部材５とを有するダイナミックダンパＤと、錘４とばね下部材Ｌとの間に介装されて、錘４とばね下部材Ｌとが相対移動するときに錘４をガイドするテレスコピック型の液圧ダンパ６と、ばね下部材Ｌと錘４との相対移動により発電する発電機Ｇとを備える。【選択図】  図１
2018008642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘と、前記錘と車両におけるばね下部材との間に介装される弾性部材とを有するダイナミックダンパと、
前記錘と前記ばね下部材との間に介装されて、前記錘と前記ばね下部材とが相対移動するときに前記錘をガイドするテレスコピック型の液圧ダンパと、
前記ばね下部材と前記錘との相対移動により発電する発電機とを備える
ことを特徴とするばね下振動抑制装置。
【請求項２】
前記液圧ダンパは、複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のばね下振動抑制装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、コイルばねであり、
前記発電機は、前記弾性部材の内側に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のばね下振動抑制装置。
【請求項４】
前記錘は、前記発電機で発電した電力を蓄電する蓄電装置を有して構成されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のばね下振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね下振動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のばね下振動制振装置において、ばね下部材にダイナミックダンパを取り付けてばね下部材の制振をするものがある。このようなダイナミックダンパは、付加質量となる錘を備え、ばね下部材が振動する際に上記錘の慣性力を反力として与えてばね下部材の振動を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、特開２００３−１４０３７号公報に記載のばね下振動抑制装置では、ダイナミックダンパの錘が振動する際の運動エネルギは、錘を支持する弾性部の伸縮により熱などに変換され、利用されることなく放熱により捨てられている。このように、従来のばね下振動抑制装置では、ダイナミックダンパの錘が振動する際の運動エネルギが有効に利用されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、利用されずにいた錘の運動エネルギを活用できるばね下振動抑制装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する請求項１に記載のばね下振動抑制装置は、ばね下部材に取り付けられるダイナミックダンパと、前記ダイナミックダンパの錘と前記ばね下部材との間に介装されて、前記錘と前記ばね下部材とが相対移動するときに前記錘をガイドするテレスコピック型の液圧ダンパと、前記ばね下部材と前記錘との相対移動により発電する発電機とを備える。このため、錘の運動エネルギを利用しやすい電気エネルギに変換できる。
【０００７】
請求項２に記載のばね下振動抑制装置では、請求項１に記載の構成を備えるとともに、前記液圧ダンパが複数設けられている。このため、液圧ダンパで錘の周り止めができる。
【０００８】
請求項３に記載のばね下振動抑制装置では、請求項１又は２に記載の構成を備えるとともに、前記ダイナミックダンパの弾性部材がコイルばねであり、前記発電機が前記弾性部材の内側に配置されている。このため、ばね下振動抑制装置を小型化できる。
【０００９】
請求項４に記載のばね下振動抑制装置では、請求項１から３の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記錘が前記発電機で発電した電力を蓄電する蓄電装置を有して構成されている。このため、車両重量の増加を抑制できるとともに、部品数を削減してばね下振動抑制装置を小型化でき、コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のばね下振動抑制装置によれば、錘の運動エネルギを活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るばね下振動抑制装置を車両に取り付けた状態を簡略化し、部分的に切欠いて示した正面図である。
【図２】図１の一部を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品を示す。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るばね下振動抑制装置１は、四輪自動車等の車両Ｖに搭載されるサスペンション装置Ａに利用されている。以下の説明において、車両Ｖに取り付けられた状態でのサスペンション装置Ａの上下を、特別な説明がない限り単に「上」「下」という。
【００１４】
具体的に、サスペンション装置Ａは、車体Ｂに揺動可能に取り付けられて車輪Ｗを上下動可能に支持するアームｗ１と、このアームｗ１と車体Ｂとの間に介装される懸架ばね２及び液圧ダンパ３と、アームｗ１に取り付けられる上記ばね下振動抑制装置１とを備える。
【００１５】
液圧ダンパ３は、アームｗ１に揺動可能に連結される外筒３０と、車体Ｂに連結されて外筒３０に出入りするロッド３１と、ロッド３１に保持されて外筒３０内に形成される二つの部屋を仕切るピストン（図示せず）と、二つの部屋を連通し、部屋間を行き来する液体の流れに抵抗を与える減衰通路（図示せず）とを有する。そして、ロッド３１が外筒３０に出入りして液圧ダンパ３が伸縮すると、ピストンが外筒３０内を移動するとともに減衰通路を液体が通過し、これにより二つの部屋に生じた差圧がピストンに作用して伸縮作動を妨げる減衰力が発生する。
【００１６】
懸架ばね２は、コイルばねであり、液圧ダンパ３の外周であって外筒３０とロッド３１との間に介装されている。このため、液圧ダンパ３が伸縮すると、それに応じて懸架ばね２も伸縮し、懸架ばね２が圧縮量に応じた弾性力を発揮する。
【００１７】
上記構成によれば、車輪Ｗが車体Ｂに対して上方へ移動して、アームｗ１が図１中時計回りに回転すると、液圧ダンパ３が収縮して懸架ばね２が圧縮される。反対に、車輪Ｗが車体Ｂに対して下方へ移動して、アームｗ１が図１中反時計回りに回転すると、液圧ダンパ３が伸長して懸架ばね２が伸長する。このように懸架ばね２と液圧ダンパ３が伸縮すると、懸架ばね２が圧縮量に見合った弾性力を発揮するとともに、液圧ダンパ３が減衰力を発揮して車体Ｂと車輪Ｗの上下方向の相対変位を抑制する。懸架ばね２の弾性力は、車体Ｂと車輪Ｗを上下に離間させる方向へ作用するので、当該懸架ばね２で車体Ｂを弾性支持できる。
【００１８】
車両Ｖにおいて、懸架ばね２で支持される車体Ｂ、サスペンションメンバ（図示せず）等を含む部材がばね上部材Ｕであり、懸架ばね２に吊り下がる車輪Ｗ、アームｗ１等を含む部材がばね下部材Ｌであり、懸架ばね２と液圧ダンパ３は、ばね上部材Ｕとばね下部材Ｌとの間に介装されている。
【００１９】
なお、ばね上部材Ｕとばね下部材Ｌとの間に介装される懸架ばね２及び液圧ダンパ３の構成は適宜変更できる。例えば、懸架ばね２は、コイルばね以外のばね（例えば、エアばね、板ばね等）であってもよく、液圧ダンパ３と別置き型になっていてもよい。また、液圧ダンパ３は、液圧ダンパ以外のダンパ（例えば、空圧ダンパ、摩擦ダンパ等）であってもよく、減衰力調整装置を備えて、液圧ダンパ３の減衰力を可変にしてもよい。さらに、液圧ダンパ３を、モータ、シリンダ装置等のアクチュエータに代えて、ばね上部材Ｕとばね下部材Ｌの上下方向の相対変位を積極的に制御できるようにしてもよい。
【００２０】
つづいて、ばね下振動抑制装置１は、錘４と、この錘４を弾性支持するばね要素としての弾性部材５と、錘４の振動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素としての液圧ダンパ６と、錘４の振動により発電する発電機Ｇと、当該発電機Ｇを覆う保護カバー７とを備える。そして、錘４と、弾性部材５とを有してダイナミックダンパＤが構成されている。
【００２１】
弾性部材５は、コイルばねであり、錘４の下側に配置されるとともに、上端が錘４の下面に当接し、下端がアームｗ１で支えられている。このため、弾性部材５で錘４を上下動可能に支えるとともに、ばね下部材Ｌに錘４の質量が弾性部材５を介して付加される。そして、車輪Ｗが上下に動いてアームｗ１が上下に揺動すると、錘４が同調して上下に振動するので、ダイナミックダンパＤは、錘４の慣性力をアームｗ１の揺動を妨げる反力として与えて、車輪Ｗの上下動を抑制する。このようにダイナミックダンパＤは、ばね下部材Ｌの振動を抑制する減衰力を発揮する。
【００２２】
図２に示すように、ダイナミックダンパＤの減衰要素としての液圧ダンパ６は、錘４の周りに二本設けられている。これらの液圧ダンパ６は、共通の構成を備えており、錘４の外側部に連結される外筒６０と、アームｗ１に連結されて外筒６０に出入りするロッド６１と、ロッド６１に保持されて外筒６０内に形成される二つの部屋を仕切るピストン（図示せず）と、二つの部屋を連通し、部屋間を行き来する液体の流れに抵抗を与える減衰通路（図示せず）とを有する。そして、錘４が振動し、錘４とばね下部材Ｌが上下方向に相対移動すると、ロッド６１が外筒６０に出入りして液圧ダンパ６が伸縮する。すると、ピストンが外筒６０内を移動するとともに減衰通路を液体が通過し、これにより二つの部屋に生じた差圧がピストンに作用して錘４とばね下部材Ｌの相対移動を妨げる減衰力が発生する。このように、錘４の振動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素として、液圧ダンパ６をダイナミックダンパＤに取り付けているので、ダイナミックダンパＤがばね下部材Ｌの共振周波数の振動のみならず、その周辺領域の周波数の振動を抑制できる。
【００２３】
また、錘４を介して連結される二本の液圧ダンパ６，６は、図２中左右に並び、これらの軸心線６ａを結ぶ直線から弾性部材５の軸心線が図１中手前奥方向にずれるように弾性部材５が配置されている。このため、錘４を三点で支持するとともに、液圧ダンパ６の図１中左右方向の倒れが阻止される。また、液圧ダンパ６の図１中手前奥方向の倒れは、ロッド６１をアームｗ１に強固に固定することで阻止されるとともに、弾性部材５によっても抑制される。このように液圧ダンパ６は、アームｗ１に対する倒れ止めがなされた状態で、アームｗ１に対して上方へ延びており、アームｗ１に対して垂直に起立する。
【００２４】
前述のように、一対の液圧ダンパ６，６は、外筒６０とロッド６１を有してテレスコピック型になっており、液圧ダンパ６の軸心線６ａに沿って直線運動する。そして、これら液圧ダンパ６，６がともに錘４に連結されているので、錘４は、図１中左右方向の回転が阻止された状態で液圧ダンパ６の軸心線６ａに沿って動き、アームｗ１に対して垂直方向に動く。つまり、液圧ダンパ６は、錘４の振動方向を上下方向に制限し、錘４を案内するガイドとして機能する。なお、液圧ダンパ６は、アームｗ１に対して斜めになっていて、錘４がアームｗ１に対して斜め上方・斜め下方に移動（振動）するようにガイドしてもよい。
【００２５】
つづいて、発電機Ｇは、弾性部材５の内側に配置されており、錘４に取り付けられるコイル８と、アームｗ１に取り付けられてコイル８の内側に挿入される磁石９とを備えている。コイル８は、磁石９により生じた磁界の中に配置されており、錘４がばね下部材Ｌに対して上下に振動すると、磁石９により生じた磁界の中をコイル８が移動して、電磁誘導によりコイル８に誘導電流が生じるようになっている。このように発電機Ｇは、錘４の運動エネルギを電気エネルギに変換して発電する。前述のように、錘４は、液圧ダンパ６でガイドされて直線運動するので、錘４がアームｗ１に対して上下動する際に、コイル８と磁石９が偏心することがなく、これらの接触が阻止される。つまり、液圧ダンパ６は、錘４をガイドすることで、発電機Ｇのガイドとして機能している。
【００２６】
錘４は、コイル８が接続される基板４０と、基板４０上に積層されるバッテリ４１とを有して構成されており、基板４０がコイル８に生じた誘導電流を整流してからバッテリ４１に流し、発電機Ｇで発電した電力をバッテリ４１に充電するようになっている。なお、錘４に取り付けられた発電機Ｇのコイル８の質量も、弾性部材５に弾性支持された状態でばね下部材Ｌに付加されるので、当該コイル８も実質的にダイナミックダンパＤの錘４として機能する。
【００２７】
バッテリ４１は、リチウムイオンバッテリ等の耐振動性の高いバッテリであり、車両Ｖにおいてエンジン始動に利用されるバッテリ、又は、駆動輪を駆動する電動機に電力を供給するバッテリとして利用されてもよく、ばね下振動抑制装置１周辺の電子機器へ電力供給するために利用されてもよい。後者の場合には、発電機Ｇと、当該発電機Ｇから電力供給を受ける電子機器との距離が近いので、発電により得た電力の伝達効率が良い。
【００２８】
つづいて、保護カバー７は、蛇腹状に形成されていて伸縮自在であり、上端が錘４の外周に連結されるとともに、下端がアームｗ１に連結されている。そして、保護カバー７で発電機Ｇ、弾性部材５、及び液圧ダンパ６を覆う。このため、当該保護カバー７で発電機Ｇの磁石等に異物が付着するのを抑制できるとともに、液圧ダンパ６において外筒６０外へ突出するロッド６１の外周を保護できる。さらに、保護カバー７は、錘４がばね下部材Ｌに対して上下に振動すると伸縮するので、錘４とばね下部材Ｌの相対移動の妨げにならない。
【００２９】
以下、本実施の形態に係るばね下振動抑制装置１の作動について説明する。
【００３０】
車両Ｖが凹凸のある路面を走行する等してばね下部材Ｌが上下に振動すると、錘４が加振されて液圧ダンパ６の軸線方向に沿って上下に振動する。このように、ダイナミックダンパＤは、ばね下部材Ｌの振動に同調して錘４を上下に振動させることで、錘４の慣性力を反力として与えてばね下部材Ｌの振動を抑制する。
【００３１】
また、前述のように、外力によって錘４が上下に振動し、錘４とばね下部材Ｌが上下方向に相対変位すると、ばね下部材Ｌに取り付けられた磁石９が、錘４に取り付けられたコイル８内を上下に移動する。すると、電磁誘導によりコイル８に誘導電流が発生して発電機Ｇが発電し、当該発電により得られた電力がバッテリ４１に蓄えられる。当該バッテリ４１に蓄えられた電力は、バッテリ４１に接続される電子機器で利用される。
【００３２】
以下、本実施の形態に係るばね下振動抑制装置１の作用効果について説明する。
【００３３】
ばね下振動抑制装置１において、錘４は、発電機Ｇで発電した電力を蓄電するバッテリ（蓄電装置）４１を有して構成されている。つまり、バッテリ４１をダイナミックダンパＤの錘４として利用しているので、余計な質量が付加されずに済んで車両重量が増えるのを抑制できる。さらに、上記構成によれば、部品数を削減できるので、ばね下振動抑制装置１を小型化し、コストを削減できる。さらに、バッテリ４１を錘４として利用する場合であって、発電機Ｇのコイル８が錘４に取り付けられている場合、バッテリ４１とコイル８の距離を近づけられるので、発電機Ｇで発電した電力を伝達効率よくバッテリ４１に充電できる。なお、錘４の構成は上記の限りではなく、バッテリ４１を含まずに構成されるとしてもよい。また、ばね下振動抑制装置１では、発電機Ｇで発電した電力を蓄えるための蓄電装置としてバッテリ４１を利用しているが、キャパシタを利用してもよく、蓄電装置の構成は適宜変更できる。
【００３４】
また、ばね下振動抑制装置１では、発電機Ｇのコイル８が錘４に連結されるとともに、磁石９がばね下部材Ｌに連結されているが、この限りではなく、磁石９が錘４に連結されるとともに、磁石９がばね下部材Ｌに連結されていてもよい。さらに、磁石９が永久磁石である場合には、発電機Ｇの構成を簡易にできるが、電磁石であってもよい。このように、発電機Ｇの構成も適宜変更できる。そして、このような変更は、蓄電装置の構成によらず可能である。
【００３５】
また、ばね下振動抑制装置１において、弾性部材５がコイルばねであり、発電機Ｇが弾性部材５の内側に配置されている。このように、弾性部材５の内側にできる空きスペースを利用して発電機Ｇを配置できるので、ばね下振動抑制装置１を小型化できる。なお、弾性部材５は、コイルばね以外のばね（例えば、エアばね等）であってもよく、発電機Ｇが弾性部材５の外側に設けられていてもよい。そして、このような変更は、蓄電装置、及び発電機Ｇの構成によらず可能である。
【００３６】
また、ばね下振動抑制装置１において、液圧ダンパ６が二本設けられている。このため、液圧ダンパ６と錘４が揺動自在に連結されていたり、液圧ダンパ６の外筒６０がロッド６１の軸回りに回転可能であったりしても、一対の液圧ダンパ６，６で錘４の周り止めができるが、液圧ダンパ６の数はこの限りではない。例えば、液圧ダンパ６が三本以上の場合にも、上記回り止めの効果を得られる。さらに、液圧ダンパ６が三本以上の場合には、これらを錘４の重心を通る鉛直線を取り囲むように設けると、液圧ダンパ６をばね下部材Ｌに揺動可能に連結したとしても、液圧ダンパ６の倒れを阻止できる。また、液圧ダンパ６が一本であっても、錘４の周り止めがなされるとともに、液圧ダンパ６の倒れ止めがなされていれば、液圧ダンパ６がガイドとしての機能を果たせる。そして、このような変更は、蓄電装置の構成、発電機Ｇの構成及び配置、並びに、弾性部材５の構成によらず可能である。
【００３７】
また、ばね下振動抑制装置１では、液圧ダンパ６の外筒６０が錘４に連結されるとともに、ロッド６１がばね下部材Ｌに連結されていて、液圧ダンパ６が倒立型となっているが、液圧ダンパ６の構成は適宜変更できる。例えば、液圧ダンパ６のロッド６１が錘４に連結されるとともに、外筒６０がばね下部材Ｌに連結されていて、液圧ダンパ６が正立型になっていてもよい。そして、このような変更は、蓄電装置の構成、発電機Ｇの構成及び配置、弾性部材５の構成、並びに、液圧ダンパ６の数によらず可能である。
【００３８】
また、ばね下振動抑制装置１は、錘４と、錘４と車両Ｖにおけるばね下部材Ｌとの間に介装される弾性部材５とを有するダイナミックダンパＤと、錘４とばね下部材Ｌとの間に介装されて、錘４とばね下部材Ｌとが相対移動するときに錘４をガイドするテレスコピック型の液圧ダンパ６と、ばね下部材Ｌと錘４との相対移動により発電する発電機Ｇとを備える。当該構成によれば、錘４が振動する際の運動エネルギを電気エネルギに変換できる。当該電気エネルギは、車両Ｖに搭載される電気機器で利用しやすいので、錘４の運動エネルギを有効に利用できる。
【００３９】
さらに、上記構成によれば、液圧ダンパ６がテレスコピック型であるので、当該液圧ダンパ６を錘４のガイドとして機能させ、錘４とばね下部材Ｌの相対移動の方向を制限できる。このため、錘４とばね下部材Ｌの相対移動により発電する発電機Ｇにガイドとしての機能を持たせなくても、発電機Ｇを構成するコイル８と磁石９が接触することがないので、発電機Ｇの構成を極めて簡易にできる。よって、錘４の運動エネルギを電気エネルギに変換する場合において、ばね下振動抑制装置１の構成を簡易にするとともに、コストを低減できる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｄ・・・ダイナミックダンパ、Ｇ・・・発電機、Ｌ・・・ばね下部材、Ｖ・・・車両、１・・・ばね下振動抑制装置、４・・・錘、５・・・弾性部材、６・・・液圧ダンパ、４１・・・バッテリ（蓄電装置）
【図１】
2018008642.tif 000003
【図２】
2018008642.tif 000004