(57)【要約】【課題】固有振動数が変化してしまう制振対象に適用されても制振対象の振動抑制効果が得られるダイナミックダンパの提供である。【解決手段】本発明のダイナミックダンパＤでは、支点Ｏを中心に揺動可能なレバー１と、レバー１に軸方向移動かつ固定可能に装着される錘Ｍと、レバー１を支持するばね２とを備えて構成されている。本発明のダイナミックダンパＤでは、制振対象の固有振動数が変化してもダイナミックダンパＤ自身の固有振動数を一致させて、制振効果が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支点を中心に揺動可能なレバーと、
前記レバーに軸方向の位置を変更可能かつ固定可能に装着される錘と、
前記レバーを支持するばねとを備えた
ことを特徴とするダイナミックダンパ。
【請求項２】
前記レバーに対する前記錘の位置を調節する調節装置を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
【請求項３】
前記ばねが取り付けられる制振対象の固有振動数を検知する検知部を備え、
前記調節装置は、ダイナミックダンパ自身の固有振動数を前記検知部で検知した前記固有振動数に近づくように前記レバーに対する前記錘の位置を調節する
ことを特徴とする請求項２に記載のダイナミックダンパ。
【請求項４】
前記ばねは、車両のばね下部材に連結され、
前記検知部は、前記車両の速度に基づいて前記制振対象の固有振動数を検知する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のダイナミックダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナミックダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイナミックダンパは、制振対象にばねとばねに支持される錘とを付加して、制振対象の振動を抑制するものである。詳細には、ダイナミックダンパは、ばねと錘で構成される系の固有振動数と、制振対象の固有振動数とを一致させると、制振対象の振動が抑制される原理を使用した制振装置である。
【０００３】
ところで、自動車等の車両は、タイヤによってばね下部材が弾性支持され、さらに、ばね下部材によって下支えされた懸架ばねによってばね上部材が弾性支持される構造となっている。よって、車両では、１Ｈｚ前後のばね上共振周波数と１０Ｈｚ前後のばね下共振周波数の二つの周波数帯で振動が大きくなる。
【０００４】
このような車両では、一般的に、ばね下部材とばね上部材との間に緩衝器を設置して、ばね上部材の振動を抑制するようになっているが、ばね下共振の振動の抑制には、いまだ改善の余地がある。そこで、このようなダイナミックダンパを車両のサスペンション装置に利用し、車両のばね下部材の振動を抑制しようとする試みがある（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−１４３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ばね下部材にダイナミックダンパを適用する場合、良好な制振効果を得るためには、ばねと錘でなる系の固有振動数をばね下部材の固有振動数に一致させる必要がある。
【０００７】
ところが、車両の速度によってタイヤの縦ばね定数が変化するために、ばね下部材の固有振動数が変化してしまい、車両の速度によっては、ばね下部材の制振効果が著しく低下してしまう問題がある。
【０００８】
また、前述のダイナミックダンパでは、ばねに並列して減衰力可変ダンパを設けており、ばね下共振周波数帯からずれた周波数帯の振動に対しては減衰力可変ダンパの減衰係数を大きくして振動抑制効果を得ようとしている。
【０００９】
しかしながら、このように減衰力可変ダンパを設けると振動を抑制できる周波数帯域は広がるものの、減衰力可変ダンパが発揮する減衰力によってばね下部材の振動抑制効果が低減してしまうという問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、固有振動数が変化してしまう制振対象に適用されても制振対象の振動抑制効果が得られるダイナミックダンパの提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のダイナミックダンパでは、支点を中心に揺動可能なレバーと、レバーに軸方向の位置を変更可能かつ固定可能に装着される錘と、レバーを支持するばねとを備えて構成されている。従来のダイナミックダンパでは、一旦、系の固有振動数が設定されると変更が効かず、制振対象の固有振動数が変化すると制振効果が得られなくなるが、本発明のダイナミックダンパでは、制振対象の固有振動数が変化してもダイナミックダンパ自身の固有振動数を一致させ得る。
【００１２】
さらに、ダイナミックダンパは、レバーに対する錘の位置を調節する調節装置を備えて構成されてもよい。このように構成されるダイナミックダンパは、制振対象の固有振動数が状況によって刻々として変化するような場合でも、ダイナミックダンパ自身の固有振動数を一致させ得る。また、このように構成されたダイナミックダンパにあっては、レバーに対する錘の位置を調節装置で調節できるから、ダイナミックダンパを静止させて固有振動数を一致させる作業も必要ない。
【００１３】
また、ダイナミックダンパは、制振対象の固有振動数を検知する検知部を備え、調節装置がダイナミックダンパ自身の固有振動数を制振対象の固有振動数に近づくようにレバーに対する錘の位置を調節するように構成されてもよい。このように構成されたダイナミックダンパでは、制振対象の固有振動数の変化に対して前記系の固有振動数を追従させて、制振対象の振動を効果的に抑制できる。
【００１４】
また、ダイナミックダンパは、ばねが車両のばね下部材に連結され、検知部が車両の速度に基づいてばね下部材の固有振動数を検知するように構成されてもよい。このように構成されたダイナミックダンパでは、ばね下部材の固有振動数を車両の速度からタイムリーに検知でき、ばね下部材の振動を抑制できるので、車両の速度変化によらず車両における乗り心地を良好に維持できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のダイナミックダンパによれば、固有振動数が変化してしまう制振対象に適用されても制振対象の振動抑制効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のダイナミックダンパを車両のばね下部材に適用した状態を示す図である。
【図２】本発明のダイナミックダンパの構成図である。
【図３】車両の速度とタイヤの縦ばね定数の関係を示した図である。
【図４】本発明のダイナミックダンパにおける固有振動数を調節する処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。本発明のダイナミックダンパＤは、図１に示すように、支点Ｏを中心に揺動可能なレバー１と、レバー１に軸方向の位置を変更可能かつ固定可能に装着される錘Ｍと、レバー１を支持するばね２とを備えて構成され、図示したところでは、制振対象を車両のばね下部材Ｕとして、車両に適用されている。
【００１８】
ばね下部材Ｕは、ホイールＷと、ホイールＷの外周に装着されるタイヤＴと、ホイールＷを回転自在に保持するとともにばね上部材である車体Ｂに対して上下動可能に連結するアームＡとを備えている。アームＡは、本例では、車体Ｂに上下方向へ揺動可能に取り付けられたアッパーアームＡＵおよびロアアームＡＬと、アッパーアームＡＵおよびロアアームＡＬの先端にヒンジ連結されてホイールＷを回転自在に保持するナックルＡＮとで構成されている。
【００１９】
また、ばね下部材ＵにおけるアームＡと車体Ｂとの間には懸架ばねＳが介装されており、車体Ｂが懸架ばねＳにより弾性支持されている。ばね下部材Ｕは、ばね要素としてのタイヤＴとマスとしてのホイールＷとアームＡとで構成されており、懸架ばねＳとタイヤＴとの間にマスが配置されるばねマス系を構成している。
【００２０】
以下、ダイナミックダンパＤの各部について詳細に説明する。レバー１は、アームＡにおけるアッパーアームＡＵに設けたブラケット９にヒンジ連結されており、連結部の中心を支点Ｏとして上下方向へ揺動できるようになっている。
【００２１】
レバー１には、錘Ｍがレバー１上を軸方向へ移動可能で且つ固定できるように装着されている。具体的には、図２に示すように、レバー１と錘Ｍとの間には、レール４とレール４上を走行するブロック５とを備えるリニアガイド３が設けられている。レール４は、レバー１の軸方向に沿って取り付けられており、ブロック５は、錘Ｍに連結されている。さらに、レバー１には、錘Ｍのレバー１に対する軸方向における位置を調節可能な調節装置Ｃが設けられている。調節装置Ｃは、コントローラ１０によって制御されて錘Ｍの位置を調節するようになっている。
【００２２】
本例では、調節装置Ｃは、錘Ｍに設けたナット６と、レバー１に並行に配置されてナット６に螺合される螺子軸７と、螺子軸７を駆動するモータ８とで構成されている。リニアガイド３によってレバー１に対して回り止めされる錘Ｍにナット６が保持されており、モータ８で螺子軸７を駆動すると、錘Ｍがレバー１上を軸方向へ移動する。このように、この調節装置Ｃは、送り螺子の要領で錘Ｍをレバー１上にて軸方向へ移動でき、また、錘Ｍに移動させる力を与えても螺子軸７が回転しないセルフロックがかかるように螺子寸法が設定されている。よって、錘Ｍは、調節装置Ｃによってレバー１上を軸方向に移動でき、かつ、モータ８を停止させるとレバー１に対して軸方向へ移動が不能となって固定される。なお、調節装置Ｃは、錘Ｍのレバー１に対する軸方向への移動と固定とを実現するものであれば他の構成とされてもよく、たとえば、油圧シリンダや直動型の電動アクチュエータ等とされてもよい。
【００２３】
また、本例では、錘Ｍの移動の円滑のため、錘Ｍがリニアガイド３を介してレバー１に装着されているが、錘Ｍの移動を案内するガイド装置にはリニアガイド３以外のものを採用できる。たとえば、ガイド装置は、レバー１に並行に設けたガイドロッドと、ガイドロッドの外周に摺動自在に装着されるとともに錘Ｍに取り付けられるブッシュとで構成されてもよい。
【００２４】
ばね２は、本例では、図１に示すように、アッパーアームＡＵに下端が取り付けられ、上端がレバー１に連結されて、錘Ｍをレバー１とともに支持している。よって、錘Ｍは、レバー１を介してばね２によって弾性支持され、ばね２の伸縮に伴ってレバー１とともに支点Ｏを中心とした円弧を描きながら上下方向へ振動できる。
【００２５】
調節装置Ｃを制御するコントローラ１０は、ばね下部材Ｕの固有振動数を検知する検知部１１と調節装置Ｃを制御する制御部１２とを備えている。
【００２６】
検知部１１は、本例では、車両の速度に基づいてばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕを検知する。検知部１１は、車両側から速度振動の入力を受けるか、或いは、速度センサを有しており、車両の速度を把握できるようになっている。タイヤＴの縦ばね定数は、図３に示すように、車両の速度によって変化するが、検知部１１は、速度とタイヤＴのばね定数との関係を示すマップを保有しており、速度からタイヤＴのばね定数をマップ演算によって求める。なお、速度とタイヤＴのばね定数との関係を関数化できる場合、検知部１１で前記関数を用いて速度をパラメータとしてばね定数を求めてもよい。
【００２７】
ばね下部材Ｕのマスの質量、懸架ばねＳのばね定数は既知であり、タイヤＴのばね定数が分かれば、ばね下部材Ｕの固有振動数を求められる。よって、検知部１１は、前述のようにして求めたタイヤＴのばね定数を用いて、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕを求める。
【００２８】
制御部１２は、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕとダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄとが一致しているか否かを判断する。その結果、一致していない場合には、制御部１２は、ダイナミックダンパＤの固有振動数ｆｄをばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕに一致するように調節装置Ｃを制御する。
【００２９】
具体的には、制御部１２は、レバー１に対する錘Ｍの位置からダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを求める。レバー１は、支点Ｏを中心として揺動し、錘Ｍがばね２に対して与える荷重は、錘Ｍの位置によって変化する。本例では、レバー１、リニアガイド３、錘Ｍおよび調節装置Ｃから受ける荷重をブラケット９とばね２で受けており、レバー１に対する錘Ｍの位置を変更するとばね２で負担する荷重が変化する。てこの原理で、錘Ｍがレバー１の支点側に移動するとばね２が負担する荷重が減少し、反支点側に移動するとばね２が負担する荷重が増加する。つまり、錘Ｍのレバー１に対する位置の変化でばね２が指示する質量が変化する。このようにレバー１に対する錘Ｍの位置によって、ばね２が負担する質量が変化するので、ダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄは錘Ｍの位置によって変化する。レバー１に対する錘Ｍの位置を把握すれば、ばね２が負担する荷重を求められる。ダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄは、ばね２のばね定数とばね２で支持している質量とが分かれば求め得る。そして、ばね定数は既知であり、ばね２で支持する質量は前記荷重から求められるので、制御部１２は、錘Ｍの位置からばね２が負担する質量を求め、ダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを求めればよい。
【００３０】
制御部１２の錘Ｍの位置の把握については、ストロークセンサを用いてもよいし、複数の近接センサをレバー１上に配置して錘Ｍの位置を検知してもよい。また、モータ８がブラシレスモータである場合には、モータ８の制御に当たってモータ８の回転数の把握も可能であり、調節装置Ｃが送り螺子機構を採用しているので、モータ８の回転数から錘Ｍの位置を検知してもよい。
【００３１】
そして、制御部１２は、検知部１１が検知したばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕとダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄとを比較して、固有振動数ｆｕが固有振動数ｆｄより大きい場合には、固有振動数ｆｄが固有振動数ｆｕに一致するまで錘Ｍのレバー１に対する位置を支点側へ向けて移動させる。詳細には、制御部１２は、モータ８を駆動して錘Ｍの位置を現在の位置から支点側へ向けて移動させる。
【００３２】
他方、固有振動数ｆｕが固有振動数ｆｄより小さい場合には、制御部１２は、固有振動数ｆｄが固有振動数ｆｕに一致するまで錘Ｍのレバー１に対する位置を反支点側へ向けて移動させる。詳細には、制御部１２は、モータ８を駆動して錘Ｍの位置を現在の位置から反支点側へ向けて移動させる。
【００３３】
固有振動数ｆｕが検知部１１によって検知されれば、ダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄが固有振動数ｆｕに一致する錘Ｍの位置を求め得るので、制御部１２は、固有振動数ｆｕから錘Ｍの位置を求めて、錘Ｍを求めた位置へ調節装置Ｃで移動させてもよい。また、固有振動数ｆｕと固有振動数ｆｄとの差分を求めて、差分に応じて差分が小さくなる方向へ錘Ｍを移動させてもよい。
【００３４】
なお、コントローラ１０は、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕの検知と調節装置Ｃの制御に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、コントローラ１０における各部は、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。
【００３５】
コントローラ１０の処理について、図４に示したフローチャートを用いて説明する。まず、コントローラ１０は、速度信号を取り込んでタイヤＴの縦ばね定数を求める（ステップＦ１）。ＣＰＵのステップＦ１の処理の実行により、検知部１１が実現される。つづいて、コントローラ１０は、求めたタイヤＴの縦ばね定数からばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕを求める（ステップＦ２）。さらに、コントローラ１０は、錘Ｍの位置を取り込んでダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを求める（ステップＦ３）。コントローラ１０は、ステップＦ１およびステップＦ２の処理を実行する前にステップＦ３の処理を行うようにしてもよい。
【００３６】
そして、コントローラ１０は、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕとダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄとが一致しているか否かを判断する（ステップＦ４）。
【００３７】
この判断の結果、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕとダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄとが一致していない場合には、コントローラ１０は、調節装置Ｃによって錘Ｍを変更し、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕにダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを一致させる（ステップＦ５）。
【００３８】
他方、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕとダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄとが一致している場合、コントローラ１０は、処理を終了する。コントローラ１０は、所定の制御周期毎に前述の一連の処理を繰り返し実行する。よって、本発明のダイナミックダンパＤでは、制振対象であるばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕが変化すると、前述した処理を行ってダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄをばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕに一致させられる。
【００３９】
このように本発明のダイナミックダンパＤでは、支点Ｏを中心に揺動可能なレバー１と、レバー１に軸方向移動かつ固定可能に装着される錘Ｍと、レバー１を支持するばね２とを備えて構成されている。従来のダイナミックダンパでは、一旦、ダイナミックダンパ自身の固有振動数が設定されると変更が効かず、制振対象の固有振動数が変化すると制振効果が得られなくなるが、本発明のダイナミックダンパＤでは、制振対象の固有振動数が変化してもダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを一致させ得る。したがって、本発明のダイナミックダンパＤによれば、固有振動数が変化してしまう制振対象に適用されても制振対象の振動抑制効果を得られる。
【００４０】
さらに、本例のダイナミックダンパＤでは、レバー１に対する錘Ｍの位置を調節する調節装置Ｃを備えているので、制振対象（ばね下部材Ｕ）の固有振動数ｆｕが状況によって刻々として変化するような場合でも、ダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを一致させ得る。また、このように構成されたダイナミックダンパＤにあっては、レバー１に対する錘Ｍの位置を調節装置Ｃで調節できるから、ダイナミックダンパＤを静止させて固有振動数ｆｄを一致させる作業も必要ない。
【００４１】
また、本例のダイナミックダンパＤでは、制振対象（ばね下部材Ｕ）の固有振動数ｆｕを検知する検知部１１を備え、調節装置ＣがダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを制振対象（ばね下部材Ｕ）の固有振動数ｆｕに近づくように錘Ｍの位置を調節するように構成されている。このように構成されたダイナミックダンパＤでは、制振対象（ばね下部材Ｕ）の固有振動数ｆｕの変化に対してダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを追従させ得る。よって、本例のダイナミックダンパＤによれば、制振対象（ばね下部材Ｕ）の固有振動数ｆｕの変化に対してダイナミックダンパＤ自身の固有振動数ｆｄを追従させて、制振対象（ばね下部材Ｕ）の振動を効果的に抑制できる。
【００４２】
また、本例のダイナミックダンパＤでは、ばね２が車両のばね下部材Ｕに連結され、検知部１１が車両の速度に基づいてばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕを検知するように構成されている。このように構成された本例のダイナミックダンパＤでは、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕを車両の速度からタイムリーに検知でき、ばね下部材Ｕの振動を抑制できるので、車両の速度変化によらず車両における乗り心地を良好に維持できる。
【００４３】
車両におけるアームＡの構造は一例であり、他の構造のアームへも適用でき、ダイナミックダンパＤのばね下部材Ｕへの取付位置については、アームの構造に適した位置へ取り付ければよい。
【００４４】
なお、本例では、制振対象を車両のばね下部材Ｕとしているが、制振対象は車両のばね下部材Ｕに限定されるものではなく、ダイナミックダンパＤは、温度変化等によってばね乗数が変化するばねで支持される制振対象に適用されても効果を発揮する。
【００４５】
また、本例のダイナミックダンパＤでは、検知部１１がタイヤＴのばね定数の変化を車両の速度によって検知しているが、タイヤＴ内の気圧を監視して気圧からタイヤＴのばね定数を求めて、ばね下部材Ｕの固有振動数ｆｕを検知してもよい。
【００４６】
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、および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・レバー、２・・・ばね、１１・・・検知部、Ｃ・・・調節装置、Ｄ・・・ダイナミックダンパ、Ｍ・・・錘、Ｕ・・・ばね下部材（制振対象）
【図１】
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【図２】
2018071678.tif 000004
【図３】
2018071678.tif 000005
【図４】
2018071678.tif 000006