(57)【要約】【課題】エンジンやボデー等が発する振動エネルギーを、部品点数の少ない簡単な構造によって効率的に電力に変換可能とされた振動構造体を提供する。【解決手段】振動部材１２に対して金属板部材１４を介してマス部材１０が取り付けられており、該金属板部材１４の弾性変形により振動系を構成する振動構造体において、前記金属板部材１４と共に弾性変形して前記振動系に減衰を及ぼすゴム部材１６を設ける一方、該金属板部材１４の少なくとも一方の面に圧電素子１８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材に対して金属板部材を介してマス部材が取り付けられており、該金属板部材の弾性変形により振動系を構成する振動構造体において、
前記金属板部材と共に弾性変形して前記振動系に減衰を及ぼすゴム部材を設ける一方、該金属板部材の少なくとも一方の面に圧電素子を設けたことを特徴とする振動構造体。
【請求項２】
前記金属板部材の少なくとも一方の面に前記ゴム部材が固着されている請求項１に記載の振動構造体。
【請求項３】
前記金属板部材の少なくとも一方の面が、前記振動部材に対して対向配置されており、それら金属板部材と振動部材との対向面間に前記ゴム部材が配設されている請求項１に記載の振動構造体。
【請求項４】
前記金属板部材の基端側が前記振動部材に固定されている一方、該金属板部材の先端側にマス部材が設けられており、該振動部材に対するダイナミックダンパを構成している請求項１〜３の何れか１項に記載の振動構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の走行時に発生する振動を利用し、その振動エネルギーを圧電素子を用いて効率的に電力に変換することができる振動構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車におけるパワーユニットやボデー等の振動部材（制振対象部材を含む）において問題となる振動を低減する方法として、振動部材に対してバネ部材を介してマス部材を連結支持せしめてダイナミックダンパを構成する方法等が、知られている。例えば、特許文献１（特開２００４−２８１２６号公報）に示されているものが、それである。
【０００３】
ところで、昨今の省エネルギー化への要求の高まりを背景として、振動を低減するだけに留まらず、現在捨てられているこのような振動エネルギーを電気に変換して利用することも必要となってきている。
【０００４】
ところが、特許文献１等に記載された従来構造のダイナミックダンパにおいては、そのようなエネルギーの有効利用までは検討されていなかったのである。
【０００５】
なお、振動部材の振動エネルギーを電気に変換するには、振動伝達経路上に圧電素子を単に介在させることも考えられる。しかし、圧電素子を振動伝達経路上に直接に介在させるだけでは、大きな振動 (例えば自動車が段差を乗り越えるときに発生する衝撃等) の入力により、圧電素子が損傷するおそれがある。また、特に自動車等においては、大きさだけでなく、周波数の相違する多様な振動が発生している。それ故、大きな振動入力に際しての損傷を回避しつつ、振動レベルや振動周波数の異なる多種類の振動に対して、その振動エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換することが極めて困難であるという問題があった。それ故、特に自動車等の分野では、未だに振動エネルギーを電気に変換する装置が実用化に至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、パワーユニットやボデー等の振動部材（制振対象部材）が発生する振動エネルギーを、部品点数の少ない簡単な構造によって効率的に電力に変換可能とする振動構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することが出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【０００９】
本発明の第１の態様は、振動部材に対して金属板部材を介してマス部材が取り付けられており、該金属板部材の弾性変形により振動系を構成する振動構造体において、前記金属板部材と共に弾性変形して前記振動系に減衰を及ぼすゴム部材を設ける一方、該金属板部材の少なくとも一方の面に圧電素子を設けたことを特徴とする。
【００１０】
一般に金属板は共振倍率が大きく、共振周波数で大きな共振エネルギーを得ることができる。ところが、金属板では共振倍率のピークが尖鋭形状を示すことから、例えば自動車等の広い周波数帯の振動が入力される振動系では、振動から電力を、必ずしも効率的に得ることができなかった。第１の態様に従う構造とされた振動構造体によれば、金属板をばねとするマス−バネ振動系において、金属板である金属板部材とゴム弾性体であるゴム部材とを併せて採用して適当な減衰力を得るようにした。その結果、共振倍率（振幅倍率）の大きな領域を広い周波数域に亘って確保して、広い周波数域に亘って複数種類の振動が及ぼされる状況下でも安定した発電量を、全体として効率的に得ることを可能と為し得たのである。
【００１１】
また、ゴム部材による減衰力は、衝撃的荷重の入力時における金属板の変形ひいては圧電素子に及ぼされる歪の加速度も緩和し得ることから、圧電素子の耐久性も向上され得るようになったのである。
【００１２】
さらに、本態様では、「板」形状の金属板部材を採用したことにより、各方向での断面二次モーメントの相違から曲げ変形の方向を特定した。そして、曲げ変形に際して大きな歪が惹起されることとなる板厚方向両側の面の少なくとも一方に圧電素子を設けたことにより、金属板部材の弾性変形に伴い圧電素子に対して、曲げ変形に伴う圧縮／引張応力が効率的に生ぜしめられて、一層効率的な圧電効果を得ることが可能となるのである。
【００１３】
なお、本態様における弾性部材は、金属板部材と共に弾性変形するものであるが、必ずしも金属板部材と同一の変形態様である必要はない。例えば、後述するように金属板部材は曲げ変形であるが、ゴム部材は曲げ変形の他、圧縮／引張変形とされていても良い。ゴム部材の変形態様を適宜に選定することにより、振動系において発現されるばね特性や減衰特性のチューニング自由度が大きく確保され得る。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載された振動構造体において、前記金属板部材の少なくとも一方の面に前記ゴム部材が固着されているものである。
【００１５】
第２の態様によれば、ゴム部材は金属板部材の表面に対して加硫接着等で固着される。なお、本態様では、金属板部材の表面に直接にゴム部材が固着されている他、金属板部材の表面に設けられた圧電素子を覆うようにして、圧電素子の表面にゴム部材が固着されて設けられていても良い。ゴム部材で圧電素子を覆うことにより、砂利等の異物の打ち当り等から圧電素子を保護する保護材としても、ゴム部材が機能し得る。
【００１６】
加えて、第２の態様を採用すれば、金属板部材の両面に対して、それぞれ、圧電素子とゴム部材とを何れも大きな領域に亘って設けることができ、スペース効率の向上が図られ得る。しかも、本態様の振動構造体では、金属板部材の曲げ振動に伴い、ゴム部材には主として曲げ変形が生ぜしめられることとなり、後述する圧縮／／引張変形が主となる態様に比して、ゴム部材の耐久性を確保しつつばね定数及び減衰力を小さく設定することができ、振動系のチューニング自由度の向上が図られ得る。
【００１７】
また、本態様においては、金属板部材の少なくとも一方の面に前記ゴム部材が固着されていることによって、ゴム部材を金属板部材と一体として扱うことができるので、取り扱いが容易となるという利点もある。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載された振動構造体において、前記金属板部材の少なくとも一方の面が、前記振動部材に対して対向配置されており、それら金属板部材と振動部材との対向面間に前記ゴム部材が配設されているものである。
【００１９】
第３の態様によれば、前記金属板部材を前記振動部材に対して対向配置することにより、振動部材から外方への金属板部材の突出を避けて、振動構造体を省スペースに設置することも可能となる。なお、ゴム部材は金属板部材と振動部材との対向面間に挟まれて設けられていることから、金属板部材の曲げ変形に際してゴム部材に生ぜしめられる主たる変形が圧縮／引張方向となり、ゴム部材のボリュームを抑えつつばね定数及び減衰力を大きく設定することも可能となる。
【００２０】
また、本態様においても上述の第２の態様と同様に、金属板部材の表面に直接にゴム部材が固着されている他、金属板部材の表面に設けられた圧電素子の表面にゴム部材が固着されて、圧電素子がゴム部材で覆われていても良い。
【００２１】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか１つの態様に記載された振動構造体において、前記金属板部材の基端側が前記振動部材に固定されている一方、該金属板部材の先端側にマス部材が設けられており、該振動部材に対するダイナミックダンパを構成しているものである。
【００２２】
第４の態様に係るダイナミックダンパは、振動系を構成することに関して上記第１〜第３の態様と同じであり、従って、同様の効果を得ることができる。特にダイナミックダンパを構成する本態様では、振動部材の制振目的で設置されるダイナミックダンパを利用して発電することが可能となり、主振動系である振動部材の制振に際して主振動系の振動エネルギーを運動エネルギー及び熱エネルギーとして吸収していた副振動系において、吸収したエネルギーを電気エネルギーに変換して有効利用することが可能となる。また、既設のダイナミックダンパを利用して実現可能であることから、自動車等の装置自体の設計変更はほとんど伴わずに本発明を容易に適用することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、金属板部材をばねとしてマス部材が取り付けられることにより構成されたマス−バネ系において、金属板部材と共に弾性変形するゴム部材を併せて採用することで適当な減衰力を与えたうえで、金属板部材において変形時の歪が大きくなる板厚方向の少なくとも一方の面に圧電素子を設けた。その結果、共振倍率の大きな領域を広い周波数域に亘って確保して、様々な周波数の振動が及ぼされる状況下でも安定した発電量を効率的に得ることを可能と為し得たのである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態としての振動構造体を示す縦断面図。
【図２】図１に示された振動構造体における共振倍率の周波数特性を、比較例と共に示すグラフ。
【図３】本発明の第２の実施形態としての振動構造体を示す縦断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態としての振動構造体を示す縦断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態としての振動構造体を示す縦断面図。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態の変形例を示す縦断面図。
【図８】本発明の第４の実施形態の変形例を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１には、本発明に従う構造とされた振動構造体の第１の実施形態として、自動車のパワーユニット１０と車両ボデー１２とを略Ｌ字形ブラケット１４で連結した構造体が示されている。
【００２７】
すなわち、振動部材たる車両ボデー１２に対して、金属板部材たる略Ｌ字形のブラケット１４を介して、マス部材たるパワーユニット１０が取り付けられており、ブラケット１４の弾性変形により振動系を構成する振動構造体とされている。本実施形態では、かかる振動構造体において、ブラケット１４と共に弾性変形して減衰を及ぼすゴム部材１６を設けると共に、ブラケット１４の少なくとも一方の面に圧電素子１８を設けたものである。
【００２８】
ブラケット１４は、略直角な屈曲部を挟んだ長さ方向の一方の端部に第一の取付板部２０を備えていると共に、長さ方向の他方の端部に第二の取付板部２２を備えている。そして、第一の取付板部２０が、車両ボデー１２に重ね合わされて、固定ボルト２４で車両ボデー１２に固定されている。一方、第二の取付板部２２は、パワーユニット１０に重ね合わされて固定ボルト２６でパワーユニット１０に固定されている。
【００２９】
なお、パワーユニット１０の車両ボデー１２への連結部位には、周知のとおり防振マウントが配設されてパワーユニット１０から車両ボデー１２への振動伝達が抑えられる。従って、本実施形態でも、ブラケット１４を介して連結されるパワーユニット１０と車両ボデー１２は、両方が直接にボルト固定されるものでなく、少なくとも一方が防振マウントを介して連結されることとなる。要するに、図１に示されたパワーユニット１０と車両ボデー１２の少なくとも一方は、パワーユニット１０又は車両ボデー１２に取り付けられた防振マウントとされる。
【００３０】
また、ブラケット１４の長さ方向の中間部分は、パワーユニット１０と車両ボデー１２との何れにも拘束されることなく変形が許容された連結板部２８とされている。この連結板部２８は、ブラケット１４を構成する金属板の物性（剛性や弾性）に基づいて、パワーユニット１０と車両ボデー１２とを弾性的に連結して相対位置決めしている。
【００３１】
ここにおいて、かかる連結板部２８は、パワーユニット１０と車両ボデー１２との連結方向（長さ方向）に直交する断面形状が薄肉の矩形状とされており、一定の断面形状で長さ方向に延びている。即ち、連結板部２８は、厚さ方向（図１中の左右方向）の寸法に比して、幅方向の寸法が充分に（例えば５倍以上）大きくされた平板形状を有している。これにより、連結板部２８は、断面二次モーメントが、図１における紙面に直交する方向に比して紙面に沿った方向で充分に小さくされており、図１の紙面に沿った左右方向での曲げ変形の剛性が、紙面に直交する方向に比して小さくされている。
【００３２】
さらに、連結板部２８には、厚さ方向の一方の面となる図１中の右側面３０に対して、圧電素子１８が重ね合わされて取り付けられている。この圧電素子１８は、外力による歪で電圧を生ずる各種材料からなる素子で構成され得る。具体的には、例えばＢａＴｉＯ2 ，ＰｂＺｒＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 等の圧電セラミックの他、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）を中核とした共重合体などの高分子化合物を利用した圧電ポリマーなども採用可能である。
【００３３】
圧電素子１８は、シート形状とされており、連結板部２８の右側面３０を所定領域に亘って覆う状態で、連結板部２８へ重ね合わされ、連結板部２８の図１中の左右方向への曲げ変形によって歪が及ぼされるようになっている。なお、圧電素子１８は、例えば連結板部２８の右側面３０に対して複数箇所で固着される他、接着等で全面に亘って固着されていても良い。例えば、予め成形された膜状又はシート状の圧電素子１８を連結板部２８の右側面３０に重ね合わせて後固着することにより装着する他、圧電素子１８の成形材料（圧電材料）を、連結板部２８の右側面３０に塗布等で付着させて焼成や重合（加硫）等を施すことにより、圧電素子１８を形成と同時に連結板部２８に固着することも可能である。
【００３４】
一方、連結板部２８の厚さ方向の他方の面となる図１中の左側面３２には、ゴム部材１６が固着されている。このゴム部材１６の形状や大きさ、材質等は、特に限定されるものでなく、要求される減衰性能や配設スペース、耐熱性能、耐油性能等を考慮して、適宜に決定され得る。本実施形態では、連結板部２８の左側面３２を略全体に亘って覆う大きさで略一定の厚さ寸法をもって広がるブロック形状のゴム部材１６が採用されており、連結板部２８に対して加硫接着等により重ね合わせ面の略全体に亘って固着されている。
【００３５】
これにより、本実施形態の振動構造体では、パワーユニット１０から車両ボデー１２への振動伝達経路上に配されたブラケット１４に対して振動が及ぼされることにより、ブラケット１４の連結板部２８が図１中の左右方向に曲げ変形するモードで加振変形されることとなる。この連結板部２８の変形に伴い、右側面３０に固着された圧電素子１８にも連結板部２８と同様の曲げ変形が惹起されることとなる。その結果、圧電素子１８の内部に歪が生ぜしめられて、分極作用等による起電力を得ることが出来るのである。なお、圧電素子１８で生ぜしめられた電力は、図示しないリード線等を通じて送電されることとなるが、圧電素子の一方の電極を、ブラケット（金属板部材）１４で構成することも可能である。
【００３６】
また、連結板部２８の曲げ変形に伴い、左側面３２に固着されたゴム部材１６も弾性変形する。そして、ゴム部材１６の弾性変形は振動減衰を伴うことから、連結板部２８の曲げ変形による振動に対して有効な減衰力が及ぼされ得る。要するに、本実施形態の振動構造体のばね成分は、金属板部材（ブラケット）１４とゴム部材１６との複合ばねによって構成されており、これにより、金属板部材（ブラケット）１４のばねによる大きな共振エネルギー（共振倍率）とゴム部材１６のばねによる大きな減衰力とを利用することで、圧電素子１８により振動エネルギーを電気エネルギーへ効率的に変換することが可能とされているのである。
【００３７】
すなわち、図２に破線で示されているように、金属板部材（ブラケット）１４の金属ばね成分だけでは、共振倍率が大きく明確な共振点で大きな共振エネルギーを得ることが出来るものの、共振倍率のピーク周波数が尖鋭形状を示すことから、例えば自動車等の広い周波数域の振動が入力される振動系では、振動から電力を、必ずしも効率的に得ることが出来ない。また、自動車等の振動伝達経路では、段差乗り越え等の走行状態によって衝撃的な荷重が及ぼされることがあり、圧電素子１８が損傷するおそれもあった。
【００３８】
これに対して、本実施形態の振動構造体では、金属板部材（ブラケット）１４の金属ばね成分とゴム部材１６のゴムばね成分とを併せて採用して適当な減衰力を与えた結果、図２に実線で示されているように、共振倍率の大きな領域を広い周波数域に亘って確保して、様々な周波数の振動が及ぼされる状況下で安定した発電量を得ることを可能と為し得た。更に、ゴム部材１６による減衰力は、衝撃的荷重の入力時における金属板部材（ブラケット）１４の変形ひいては圧電素子１８に及ぼされる歪の加速度も緩和し得ることから、圧電素子１８の耐久性も向上され得る。
【００３９】
しかも特筆すべきは、金属板部材（ブラケット）１４を「板」形状としたことにより、断面二次モーメントの相違から曲げ変形の方向を特定したことである。即ち、曲げ変形に際して大きな歪が惹起される板厚方向両側の面に対して圧電素子１８を設けたことにより、金属板部材（ブラケット）１４の弾性変形に伴い圧電素子１８に対して歪が効率的に生ぜしめられて一層効率的な圧電効果を得ることが可能となるのである。
【００４０】
なお、本実施形態では、振動部材として制振対象部材である車両ボデー１２を挙げたが、エンジン等のそれ自体が加振力発生源であるものを振動部材としても良いし、走行時に路面からの入力で加振される車輪等を振動部材としても良い。また、金属板部材として、略Ｌ字形ブラケット１４の他、単純な平板形状のブラケットを採用することも可能であるし、プレス加工や溶接等によりリブが設けられているものでも構わない。更にまた、本実施形態では、マス部材としてパワーユニット１０を挙げたが、既存の各種部品等をマス部材として利用し得ることは勿論のこと、特定のマス部材を新たに設けることも可能である。このような各種態様のものであっても、金属板部材の弾性変形を伴うマス−バネの振動系が構成されることから、本発明が実現可能であり、特にマス部材のマスと金属板部材のバネとにより顕著な固有振動数（共振周波数）を有する場合に本発明の効果が一層有利に発揮されることとなる。
【００４１】
また、前記実施形態では、ブラケット１４における連結板部２８の一方の面だけに圧電素子１８が設けられると共に、他方の面だけにゴム部材１６が設けられていたが、それら圧電素子１８とゴム部材１６とを、連結板部２８の何れか一方の面或いは両方の面において併せて設けても良い。その際、連結板部２８の表面において、圧電素子１８とゴム部材１６とを異なる領域に並設しても良いが、例えば、連結板部２８の表面に圧電素子１８を重ね合わせて配設すると共に、かかる圧電素子を覆うようにしてゴム部材１６を積層状態で設けることも可能である。圧電素子１８とゴム部材１６とを積層状態で設けることにより、連結板部２８における圧電素子１８とゴム部材１６の配設スペースを効率的に確保することが可能となる。
【００４２】
以下、本発明の別の実施形態について説明するが、以下の実施形態では、第１の実施形態と同様な構造とされた部材や部位について、第１の実施形態と同一の符合を図中に付することにより、それらの詳細な説明を割愛すると共に、第１の実施形態と同様に発揮される作用効果に関しては、重複した説明を省略する。
【００４３】
図３には、本発明の第２の実施形態が示されている。本実施形態では、略コ字形のブラケット３４を介して、パワーユニット１０と車両ボデー１２が連結されており、ブラケット３４の弾性変形により振動系を構成する振動構造体とされている。本実施形態では、かかる振動構造体において、ブラケット３４の少なくとも一方の面が振動部材たる車両ボデー１２に対して対向配置されており、それらブラケット３４と車両ボデー１２との対向面間にブラケット３４と共に弾性変形して減衰を及ぼすゴム部材３６を設けると共に、ブラケット３４の車両ボデー１２と対向する面に圧電素子３８を設けたものである。
【００４４】
ブラケット３４は、紙面に平行な板厚寸法に比して紙面に垂直な板幅寸法が大きくされた薄肉の矩形断面をもって所定長さで延びる平板形状とされている。また、図３中で上下方向に延びる長さ方向の中間部分は、変形を許容された連結板部４０とされており、連結板部４０の長さ方向両側には、板厚方向の一方の側に向かって互いに平行に延び出す第一及び第二の取付板部４２，４４が一体形成されている。
【００４５】
そして、第一の取付板部４２が、車両ボデー１２に対して固定ボルト２４で取り付けられる一方、第二の取付板部４４が、パワーユニット１０に対して固定ボルト２６で取り付けられている。
【００４６】
また、第一の取付板部４２と第二の取付板部４４とは、主たる振動入力方向となる図３中の上下方向で所定距離を隔てて対向配置されており、これら第一の取付板部４２と第二の取付板部４４との対向面４６，４８間に、ゴム部材３６が配設されている。
【００４７】
かかるゴム部材３６は、全体としてブロック形状を有しており、図３中で上下方向となる高さ方向の一方の端面が第一の取付板部４２の対向面４６に重ね合わされて固定されていると共に、高さ方向の他方の端面が第二の取付板部４４の対向面４８に重ね合わされて固定されている。そして、パワーユニット１０と車両ボデー１２との間での振動入力時には、ブラケット３４の連結板部４０の弾性変形に基づいて、ゴム部材３６に対して、主として高さ方向の圧縮／引張力が及ぼされるようになっている。
【００４８】
また、ゴム部材３６には、高さ方向の中間部分において、主たる振動入力方向への直交方向となる幅方向に広がる中間板金具５０が略埋設状態で固着されている。この中間板金具５０により、ゴム部材３６の主として高さ方向のばね特性が硬く調節されると共に、耐久性の向上が図られている。
【００４９】
さらに、ゴム部材３６で連結された第一の取付板部４２と第二の取付板部４４との対向面４６，４８間には、少なくとも一つの圧電素子３８が配設されている。特に本実施形態では３つの圧電素子３８ａ，３８ｂ，３８ｃが配設されている。具体的には、第二の取付板部４４の対向面４８の表面に一つの圧電素子３８ａが取り付けられていると共に、中間板金具５０の上下両側面５２，５４の表面に各一つの圧電素子３８ｂ，３８ｃが取り付けられている。
【００５０】
なお、本実施形態では、第二の取付板部４４の対向面４８と中間板金具５０の上下両側面５２，５４とに、それぞれ、密着状態で広がる圧電素子３８が固定的に配設されており、それら各圧電素子３８の表面を覆うようにして、ゴム部材３６が固着されている。これにより、ゴム部材３６が、各圧電素子３８ａ，３８ｂ，３８ｃを介して、第二の取付板部４４や中間板金具５０に固着されている。
【００５１】
このような構造とされた本実施形態の振動構造体においても、パワーユニット１０から車両ボデー１２への振動伝達経路上に配されたブラケット３４に対して振動が及ぼされることにより、ゴム部材３６に対して、主に圧縮／引張方向（図３中の上下方向）の弾性変形が生ぜしめられることとなり、その結果、圧電素子３８の内部にも圧縮／引張方向（図３中の上下方向）の歪が生ぜしめられて、圧電素子において優れた発電効率が発揮されるのである。
【００５２】
さらに、図４には、本発明の第３の実施形態が示されている。本実施形態は、特許文献１等で公知のダイナミックダンパに本発明を適用したものの一例である。
【００５３】
すなわち、金属板ばねを構成する長手平板形状の金属板部材６０が、その長手方向一方の基端部６２において、振動部材たる車両ボデー１２に対して固定ボルト２４で固定されて片持状態で支持されている。また、金属板部材６０の長手方向他方の自由端部６４には、金属ブロック等からなるマス部材６６が溶接等で固着されている。これにより、金属板部材６０のばねとマス部材６６の質量とによって構成されるマス−バネ系が、その共振作用に基づいて、主振動系たる車両ボデー１２に対する副振動系として機能するダイナミックダンパが構成されている。
【００５４】
また、金属板部材６０には、厚さ方向の一方の面となる図４中の下面６８に対して、表面を覆うように広がって圧電素子７０が取り付けられている。一方、金属板部材６０の上面７２には、ゴム部材７４が固着されている。
【００５５】
これら圧電素子７０およびゴム部材７４は、何れも、金属板部材６０において弾性変形が許容される領域の略全体に亘って、金属板部材６０の表面に固着されていることが望ましい。それにより、金属板部材６０の弾性変形に際して、圧電素子７０による起電力やゴム部材７４による減衰力が、一層効果的に生ぜしめられ得る。
【００５６】
本実施形態では、振動構造部材としてのダイナミックダンパに適用したことにより、ダイナミックダンパの共振現象によって生ぜしめられる金属板部材６０の大きな弾性変形を利用して、圧電素子７０により大きな起電力を得ることが可能となる。しかも、ゴム部材７４の減衰力に基づいて、共振作用による金属板部材６０の共振倍率の広周波特性のブロード化が図られることから、車両ボデー１２において互いに異なる周波数域で生ぜしめられる複数種類の振動に対しても、ダイナミックダンパによる制振効果と、圧電素子７０による発電効果とが、有効に発揮され得るのである。
【００５７】
また、図５〜６には、本発明の第４の実施形態として、ダイナミックダンパに本発明を適用したものの別例が示されている。
【００５８】
すなわち、金属板ばねを構成する長手平板形状の金属板部材６０が、その長手方向一方の基端部６２において、取付金具７６を介して、車両ボデー１２に対してボルト固定されて片持状態で支持されている。そして、金属板部材６０のばねと、金属板部材６０の自由端部６４に取り付けられたマス部材６６の質量とによって構成されるマス−バネ系により、車両ボデー１２に対して制振作用を及ぼすダイナミックダンパが構成されている。
【００５９】
また、取付金具７６は、剛性のブラケットであって、長手方向中央部分がクランク状に屈曲せしめられて段差形状の立上部７８が形成されている。そして、この立上部７８を挟んで一方の端部側が平板形状の取付板部８０とされている一方、他方の端部側がかしめ部８２とされている。
【００６０】
かかる取付板部８０は、平板形状を有していると共に、植設された固定ボルト８４を備えており、車両ボデー１２に対して取付板部８０が重ね合わされて、固定ボルト８４によりボルト固定されるようになっている。
【００６１】
一方、かしめ部８２には、幅方向両側に延びる一対のかしめ片８６，８６が一体形成されている。そして、金属板部材６０の基端部６２に対してかしめ部８２が重ね合わされ、かしめ片８６，８６でかしめ固定されている。また、このように金属板部材６０にかしめ固定された取付金具７６は、その取付板部８０が、金属板部材６０に対して、主たる振動入力方向となる図５中の上下方向で所定距離を隔てて対向配置されている。なお、かかる取付板部８０と金属板部材６０との対向方向は、振動入力時における金属板部材６０の曲げ変形方向である金属板部材６０の厚さ方向とされている。
【００６２】
さらに、取付板部８０と金属板部材６０との対向面８８，９０間に、圧電素子９２とゴム部材９４とが配設されている。具体的には、取付板部８０と金属板部材６０との対向面８８，９０が、そこに介在されたゴム部材９４によって連結されている。また、金属板部材６０の下面である対向面９０の表面には圧電素子９２が取り付けられており、ゴム部材９４の上端面が、この圧電素子９２を介して、金属板部材６０に固着されている。
【００６３】
このような構造とされたダイナミックダンパでは、振動入力時に金属板部材６０が曲げ変形することに基づいて、ゴム部材９４が圧縮／引張方向に弾性変形せしめられると共に、かかるゴム部材９４の弾性変形応力が圧電素子９２に対しても圧縮／引張方向の外力として作用せしめられる。従って、金属板部材６０の曲げ方向への弾性変形に基づく共振作用を利用しつつ、ゴム部材９４の弾性変形による減衰力を効率的に得ることが出来ると共に、圧電素子９２において優れた発電効果も併せて享受することが可能となる。
【００６４】
なお、第１の実施形態で説明したように、圧電素子は、金属板部材において金属板部材の弾性変形を伴う振動入力時に曲げや圧縮等による外力を受けて歪を生じ得る任意の面に設けることが可能であり、その配設数や配設位置等が限定されるものでない。例えば、図４に示された前記第３の実施形態のダイナミックダンパにおいても、図７に示されているように、金属板部材６０の上面７２の面上に圧電素子７０を配設して、その表面をゴム部材７４で被覆することも可能である。また、図５〜６に示された前記第４の実施形態のダイナミックダンパでも、図８に示されているように、金属板部材６０において振動入力時に弾性変形する長さ方向中間部分の上面９６に圧電素子９２を重ね合わせて固着する等して配設するようにしても良い。更にまた、図７や図８に示された態様において、圧電素子７０，９２は、金属板部材６０の上面７２，９６と下面６８，９０との両方に設けることも可能であると共に、それらの圧電素子７０，９２の表面に更にゴム部材を被着形成しても良く、各種の態様が適宜に選択可能である。
【００６５】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００６６】
１０：パワーユニット、１２：車両ボデー、１４，３４：ブラケット、１６，３６：ゴム部材、１８：圧電素子、２４：固定ボルト、２８：連結板部、３２：連結板部の右側面、６０：金属板部材、６２：金属板部材の基端部、６４：金属板部材の自由端部、６６：マス部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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