JP3891944B2 - Pendulum dynamic damper - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用エンジンマウント等の防振に使用するダイナミックダンパーに関する。
【0002】
【従来の技術】
弾性体とマスを組合せて防振するダイナミックダンパーは公知であり、マスの振動方向を防振すべき振動の入力方向と一致させて防振対象へ取付けて使用する。したがって防振すべき振動の入力方向が複数になれば、これに合わせて振動方向を異にする複数のダイナミックダンパーを使用することになる(引用文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−94015号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例のように取付方向を異にする複数のマスを設けた場合はダイナミックダンパー全体が大型化して重量が増加する。このためダイナミックダンパーの小型・軽量化が望まれている。また上記従来例のようにしても、防振すべき振動の入力方向が変化すれば防振効果が低下してしまうので、単一のマスを設けたものでありながらしかも種々な方向から入力する振動に対応できるようにすることも望まれる。そこで本願発明はこのような要望の実現を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1は、弾性体とマスを備え防振対象へ取付けられるダイナミックダンパーにおいて、ゴムからなる捩りばねとして構成された前記弾性体により、前記マスをその重心が前記弾性体の捩りばね中心からオフセットするように片持支持し、かつこの片持支持部は、前記マスの一端が前記弾性体の全周を囲むか又は前記弾性体が前記マスの一端部に設けられた軸部の全周を囲むように設けて、前記マスの首振り運動時における回転中心を前記捩りばね中心と一致させることにより、振動入力により前記マスが前記捩りばね中心を振動の回転中心として揺動自在である振り子式ダイナミックダンパーとしたことを特徴とする。
【0006】
請求項2は上記請求項1において、前記弾性体が円形ブッシュであり、前記マスはこのブッシュの中心を振動の回転中心として支持されることを特徴とする。
【0007】
請求項3は上記請求項1において、前記弾性体と前記マスを一体に又は前記マスを単独で着脱自在にしたことを特徴とする。
【0008】
請求項4は上記請求項1において、前記マスの重心位置を調節自在とし、前記捩りばね中心から前記マスの重心までの距離を可変にしたことを特徴とする。
【0009】
請求項5は上記請求項1において、前記マスの取付角度を調節自在としたことを特徴とする。ここでマスの取付角度とは、その重心と回転中心とを結んだ線と基準線(例えば、水平線又は垂直線)とのなす角である。
【0010】
【発明の効果】
請求項1によれば、マスの一端部を弾性体で片持支持したので、振動入力があると捩りばね中心を振動の回転中心として揺動し、振り子式に首振り振動する。マスが揺動すると、弾性体は捩れ変形してバネ性を発揮するので、ダイナミックダンパーとして機能する。
また、前記片持支持部を、マスの一端が弾性体の全周を囲むか又は弾性体が前記マスの一端部に設けられた軸部の全周を囲むように設け、マスの首振り運動時における回転中心を前記捩りばね中心と一致させたので、振動入力によりマスは首振り運動を行うとともに、弾性体の捩り中心を振動の回転中心として揺動する。
【0011】
このとき、弾性体に加わる荷重はマスの質量とモーメントの積算されたものになる。これを等価マスとすれば、等価マスはマスの質量より大きくなるから、必要とする等価マスを一定にした場合は、モーメントが大きいほどマスの質量を小さくでき、それだけダイナミックダンパーは全体を小型・軽量化可能になる。
【0012】
また、マスは広範囲の振動入力方向に対して振り子運動を行うことができ、かつマスの重心とバネ中心を結んだ線を防振すべき振動の入力方向に合わせて取付角度を適当に設定すれば、種々な角度から入力する防振すべき振動に対して、最適位置にて共振するよう調節できる。
【0013】
請求項2によれば、振動入力によりマスは、円形ブッシュとして構成された弾性体の中心を振動の回転中心として揺動し、首振り運動を行う。このとき、円形ブッシュは捩り変形により、マスの回転中心を支持する。したがって振り子式ダイナミックダンパーを確実かつ容易に形成できる。
【0014】
請求項3によれば、弾性体とマスを一体にして又はマス単独で着脱自在に取付けるので、これらを適宜交換することにより、防振すべき振動に対応させてダイナミックダンパの要求特性の変更が可能になる。また、そのための着脱交換が容易になる。
【0015】
請求項4によれば、マスの重心位置を調節自在としたので、重心位置を調節することにより、マスの重心と捩りばね中心との距離が可変となり、その結果、マスの等価マス量を可変として、これを自由に調整することができる。
【0016】
請求項5によれば、マスの取付角度を調節自在としたので、防振すべき振動の入力方向に合わせてダイナミックダンパーを最適角度に取付できる。しかもマスの使用を一つだけで済ませることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本願発明の実施形態を説明する。図1〜4はエンジンマウントに適用された第1の形態に係り、図1は使用状態図、図2はその拡大図、図3は図2の3−3線断面図、図4は作用説明図である。
【0018】
まず、図1において、このダイナミックダンパー1は、マス2と弾性体3及びこれらを連結する腕部材4(図3)からなる。弾性体3は円形ブッシュとして構成され、内外筒式筒型エンジンマウント5の外筒を兼ねるブラケット6に形成されたボス6aに取付けられている。6bは取付脚、7は防振ゴム、8は内筒である。
【0019】
エンジンマウント5は、例えば取付脚6bを車体へ取付け、内筒8をエンジンへ取付けることにより、エンジン側の主たる振動入力方向F(図示の例では垂直方向)から入力する振動を防振する。このときダイナミックダンパー1はエンジンマウント5自体の振動を防振する。エンジンマウント5はダイナミックダンパー1の防振対象である。
【0020】
図2及び3に明らかなように、マス2は適宜の金属等からなり、本例では略直方体をなし、その一端を自由端2aとし、他端側にブッシュ穴2bを設け、この中に弾性体3を一体化して円形ブッシュを形成する。この弾性体3の中心にて腕部材4の一端と連結し、これによりマス2が腕部材4に片持ち式支持され、腕部材4の中心を回転中心として振動により振り子式に回転自在となる。ここでマス2の回転中心点S1と、この点S1から重心Wを結んだ線をマスの長軸Cとする。
【0021】
腕部材4は、略パイプ又は中実棒状等の適宜構造で適宜の金属等からなり、図3に明らかなように、一端を弾性体3の中心へ埋設して焼き付け等で一体化し、他端をボス6aの取付穴6cへ圧入してエンジンマウント5側へ固定されている。
【0022】
弾性体3は、ゴム等公知の防振ゴムに適した適宜弾性材料からなり、圧入、焼付もしくは接着等の適宜方法によりブッシュ穴2b内へ固着一体化されている。マス2の回転によって捩り変形を行うことによりダイナミックダンパー1を構成する捩りバネとして機能し、そのバネ定数は使用目的により任意に設定できる。またマス2が揺動して首振り運動することによりダイナミックダンパーの機能を発揮するから、これを振り子式ダイナミックダンパーとも称することにする。
【0023】
マス2及び弾性体3はダイナミックダンパー1を構成し、マス2の質量と弾性体3のバネ定数により共振周波数が定まる。なお、図2に示すように、マス2は腕部材4により片持ち支持され、その回転中心点S1と重心WのスパンLは等価マス量に影響する。すなわち、スパンLが長くなれば、それだけ揺動時におけるモーメントが大きくなるから、弾性体3に加わる等価マス量が増大する。
【0024】
次に、本実施形態の作用を説明する。図4のAは、マス2の長軸Cを水平にして、水平線を基準線としたとき、取付角度をゼロ(0)にした例であり、図1のaとして示す状態でもある。この取付状態で図1に示すように、防振すべき主たる振動がF方向(垂直)に入力すると、これによって発生するエンジンマウント5の振動がマス2へ長軸Cと垂直方向に入力し、マス2は上下へ振動する。
【0025】
この振動は腕部材4を介して弾性体3へ伝達され、腕部材4は図2において上下動するとともに腕部材4の軸心回りに首振り運動して揺動し、腕部材4を介して弾性体3を捩りにより弾性変形させる。
【0026】
したがって、マス2と弾性体3のバネ定数により、ダイナミックダンパー1は所定の共振周波数でエンジンマウント5を防振する。このとき、スパンLを大きくすることにより、等価マスが大きくなるので、その分だけマス2を軽量化できる。その結果、ダイナミックダンパー1を全体としてはより軽量にしても効率的に防振することができることになる。
【0027】
そのうえ、図1のabcとして示すように、長軸Cの向きを水平のみならず傾けたり垂直にする等取付角度を自在にすることができる。この角度調節は腕部材4の圧入時における軸線周りの角度を調節することによって簡単に実現できる。このときaの水平位置にすれば、マス2の首振りによる振り子運動と弾性体3の捩り変形に伴う捩りばねにより前記ダイナミックダンパー効果を発揮する。またcの垂直位置にすれば、マス2の上下動を下側から弾性体3で支持することになるから、一般的な圧縮変形を主体とするダイナミックダンパーとして作用する。
【0028】
さらに、b位置、すなわち図4のBに示すような傾斜させた取付角度にすれば、長軸Cに沿う入力fは、やはりマス2の振り子運動と弾性体3の捩りばねによる前記ダイナミックダンパー効果によって吸収される。このとき入力fを垂直・水平の成分f1,f2に分解すれば、これらの成分はそれぞれの方向で吸収されることになる。
【0029】
したがって、マス2の取付角度を調節すれば、振動入力の方向に対して最適な位置で対応できることになるから、あらゆる方向の振動入力に対してマス2の取付角度を最適方向に向けて効果的に防振できることになる。このように、一つのマス2のみを設けたダイナミックダンパー1であっても、入力方向の異なる振動や、同じ防振対象でも使用目的に応じて異なる取付角度が要求されるときなどにおいても、ダイナミックダンパー1を最適位置となるように調整できることになり、その結果、汎用性が増しかつ効率的な防振が可能になる。
【0030】
図5及び図6はマスを着脱自在にした第2実施形態であり、図5は図2に対応する図であり、図6は図5の6−6線に沿う断面図である。以下、前実施例と共通する部分は共通符号を用い、原則として重複説明を省略する。この例では、弾性体3が内筒10及び外筒11を有する内外筒式ブッシュとして構成され、エンジンマウント5に設けられたボス6aの取付穴6cへ圧入固定されている。
【0031】
取付穴6cはボス6aを貫通しており、ボス6aを挟んで配置された一対のマス2の各一端部を弾性体3の両側中心部へ配置し、その取付穴12に内筒10を貫通するボルト13を通してナット14で締結することにより、弾性体3へ着脱自在に一体化されている。符号15はカラーである。
【0032】
このようにすると、ナット14を緩めてボルト13を抜けば、簡単にマス2を着脱交換できる。したがって、防振すべき振動に合わせて、必要な共振が得られるようにマス2を調整自在となる。
【0033】
図7は重心位置を可変とした第3実施形態であり、弾性体3と一体の外筒11の一部から径方向外方へ一体にマスガイド20を出し、これを周囲へネジ21を切ったネジ軸とし、このマスガイド20上にてマス2を軸方向移動自在に取付け、ナット22,23で軸方向位置を位置決めするようになっている。なお、弾性体3は内外筒式の円形ブッシュであり、内筒10に通したボルト(図示省略)により防振対象側へ取付固定される。
【0034】
このようにすると、スパンLの調節が自在となり、ダイナミックダンパー1における等価マス量を可変調節することができる。その結果、等価マス量を自由に調整できることになる。
【0035】
図8〜9は、マス2の取付角度を調節自在とした第4実施形態である。図8は図2に対応し、図9は図8の9−9線に沿う断面図である。このダイナミックダンパー1のマス2側における構造は第1実施例と同様であるが、弾性体3の中心に一端が一体化されたカラー30を設け、その他端側をボス6a側へ延出させている。
【0036】
このカラー30には、ボス6a側に予め一体化されている植え込みボルト31が一端側から挿入され、その先端側のネジ部32をカラー30の他端へ突出させ、ここでナット33により締結することにより、植え込みボルト31を利用してダイナミックダンパー1をナット33とボス6aの間に締め付け固定することができる。
【0037】
このとき、ナット33を緩めた状態ではマス2が植え込みボルト31を中心に回動するから、取付角度を調節自在であり、任意の取付角度にしてからナット33を締め付ければその取付角度で固定できる。また防振すべき振動の入力方向に合わせて取付角度を容易に調節でき、ダイナミックダンパー1を最適角度に取付できる。したがって、マス2の使用を一つだけで済ませることができる。また、植え込みボルト31とカラー30の間をセレーション結合とすればさらに角度調整が容易になる。
【0038】
なお、本願発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、本願発明のダイナミックダンパーはエンジン振動に限らず、車両の振動各部並びに車両以外の種々な機械類等の振動に対する防振に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例(図1〜図4)に係る使用状態図
【図2】上記実施例に係るダイナミックダンパーを示す図
【図3】図2の3−3線断面図
【図4】作用説明図
【図5】第2実施例(図5〜図6)に係るダイナミックダンパーを示す図
【図6】図5の6−6線に沿う断面図
【図7】第3実施例に係るダイナミックダンパーを示す図
【図8】第4実施例(図8〜図9)に係るダイナミックダンパーを示す図
【図9】図8の9−9線に相当する断面図
【符号の説明】
1:ダイナミックダンパー、2:マス、3:弾性体、4:腕部材、5:エンジンマウント、6a:ボス、7:防振ゴム、10:内筒、11:外筒、13:ボルト、14:ナット、20:スガイド20、30:カラー、31:植え込みボルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dynamic damper used for vibration isolation of an automobile engine mount or the like.
[0002]
[Prior art]
Dynamic dampers that perform vibration isolation by combining an elastic body and a mass are well known, and are used by being attached to a vibration isolation target in such a manner that the vibration direction of the mass coincides with the input direction of the vibration to be isolated. Therefore, when there are a plurality of vibration input directions to be vibrated, a plurality of dynamic dampers having different vibration directions are used in accordance therewith (see cited reference 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-94015
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a plurality of masses having different mounting directions are provided as in the conventional example, the entire dynamic damper is increased in size and weight is increased. For this reason, it is desired to reduce the size and weight of the dynamic damper. Even in the case of the above conventional example, if the input direction of the vibration to be shaken is changed, the vibration-proof effect is lowered. Therefore, the input is made from various directions while providing a single mass. It is also desirable to be able to cope with vibration. Therefore, the present invention aims to realize such a demand.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention provides a dynamic damper that includes an elastic body and a mass and is attached to a vibration-proof object. The elastic body is configured as a torsion spring made of rubber, and the center of gravity of the mass is the elastic body. of and cantilevered to offset from the torsion spring center, and the cantilevered portion, one end of the masses all around the surrounding or the elastic body of the elastic body is provided at one end of the mass It is provided so as to surround the entire circumference of the shaft portion, and the center of rotation of the mass during the swinging motion is made coincident with the center of the torsion spring, whereby the mass swings with the torsion spring center as the center of rotation of vibration by vibration input. It is characterized by a movable pendulum dynamic damper.
[0006]
A second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the elastic body is a circular bush, and the mass is supported using the center of the bush as a rotation center of vibration.
[0007]
A third aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the elastic body and the mass are integrated or the mass is detachable.
[0008]
A fourth aspect is characterized in that, in the first aspect, the center of gravity of the mass is adjustable, and the distance from the center of the torsion spring to the center of gravity of the mass is variable.
[0009]
A fifth aspect is characterized in that, in the first aspect, the mounting angle of the mass is adjustable. Here, the mounting angle of the mass is an angle formed by a line connecting the center of gravity and the center of rotation and a reference line (for example, a horizontal line or a vertical line).
[0010]
【The invention's effect】
According to the first aspect, since one end of the mass is cantilevered by the elastic body, when there is a vibration input, the mass swings around the torsion spring center as a rotation center of vibration, and swings in a pendulum manner. When the mass oscillates, the elastic body twists and deforms and exhibits springiness, thus functioning as a dynamic damper.
Further, the cantilever support portion is provided such that one end of the mass surrounds the entire circumference of the elastic body or the elastic body surrounds the entire circumference of the shaft portion provided at the one end portion of the mass, Since the rotation center at the time coincides with the torsion spring center, the mass performs a swing motion by the vibration input and swings with the torsion center of the elastic body as the rotation center of vibration.
[0011]
At this time, the load applied to the elastic body is the sum of the mass and moment of the mass. If this is the equivalent mass, the equivalent mass will be larger than the mass of the mass, so if the required equivalent mass is constant, the mass will be smaller as the moment is larger, and the dynamic damper will be smaller and smaller overall. It becomes possible to reduce the weight.
[0012]
In addition, the mass can perform pendulum motion in a wide range of vibration input directions, and the angle between the center of gravity of the mass and the spring center should be set appropriately according to the input direction of the vibration to be isolated. For example, it is possible to adjust so as to resonate at an optimum position with respect to vibration to be damped input from various angles.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the mass swings around the center of the elastic body configured as the circular bush by the vibration input, and performs a swing motion. At this time, the circular bush supports the rotation center of the mass by torsional deformation. Therefore, the pendulum dynamic damper can be formed reliably and easily.
[0014]
According to
[0015]
According to the fourth aspect of the present invention, the center of gravity position of the mass can be adjusted. Therefore, by adjusting the center of gravity position, the distance between the center of gravity of the mass and the center of the torsion spring is variable, and as a result, the equivalent mass amount of the mass is variable. This can be adjusted freely.
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, the mounting angle of the mass is adjustable, so that the dynamic damper can be mounted at the optimum angle in accordance with the input direction of the vibration to be vibrated. Moreover, only one mass can be used.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 relate to a first embodiment applied to an engine mount, FIG. 1 is a view showing the state of use, FIG. 2 is an enlarged view thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. FIG.
[0018]
First, in FIG. 1, the
[0019]
The
[0020]
As is apparent from FIGS. 2 and 3, the
[0021]
The arm member 4 has an appropriate structure such as a substantially pipe or a solid rod and is made of an appropriate metal or the like. As is clear from FIG. 3, one end is embedded in the center of the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
Next, the operation of this embodiment will be described. 4A is an example in which the major axis C of the
[0025]
This vibration is transmitted to the
[0026]
Therefore, due to the spring constant of the
[0027]
In addition, as shown as abc in FIG. 1, the mounting angle can be freely set such that the direction of the long axis C is not only horizontal but also tilted or vertical. This angle adjustment can be easily realized by adjusting the angle around the axis when the arm member 4 is press-fitted. At this time, if the horizontal position is a, the dynamic damper effect is exhibited by the pendulum motion caused by the swing of the
[0028]
Further, when the b position, that is, the inclined mounting angle as shown in FIG. 4B, is applied, the input f along the long axis C is the dynamic damper effect due to the pendulum motion of the
[0029]
Therefore, if the mounting angle of the
[0030]
5 and 6 show a second embodiment in which the mass is made detachable, FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. Hereinafter, the same reference numerals are used for portions common to the previous embodiment, and redundant description is omitted in principle. In this example, the
[0031]
The mounting
[0032]
If it does in this way, if the
[0033]
FIG. 7 shows a third embodiment in which the position of the center of gravity is variable. A
[0034]
In this way, the span L can be adjusted freely, and the equivalent mass amount in the
[0035]
8 to 9 show a fourth embodiment in which the mounting angle of the
[0036]
The
[0037]
At this time, when the
[0038]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made within the principle of the invention. For example, the dynamic damper of the present invention can be applied not only to engine vibration but also to vibration prevention for vibrations of various parts of the vehicle and various machines other than the vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state of use according to a first embodiment (FIGS. 1 to 4). FIG. 2 is a diagram showing a dynamic damper according to the embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a dynamic damper according to the second embodiment (FIGS. 5 to 6). FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. FIG. 8 is a diagram showing a dynamic damper according to a fourth embodiment (FIGS. 8 to 9). FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to line 9-9 in FIG.
1: Dynamic damper, 2: Mass, 3: Elastic body, 4: Arm member, 5: Engine mount, 6a: Boss, 7: Anti-vibration rubber, 10: Inner cylinder, 11: Outer cylinder, 13: Bolt, 14: Nut, 20:
Claims (5)
前記弾性体は、ゴムからなる捩りばねとして構成され、前記マスはその重心が前記弾性体の捩りばね中心からオフセットするように前記弾性体に片持支持され、
かつこの片持支持部は、前記マスの一端が前記弾性体の全周を囲むか又は前記弾性体が前記マスの一端部に設けられた軸部の全周を囲むように設けて、前記マスの首振り運動時における回転中心を前記捩りばね中心と一致させることにより、振動入力により前記マスが前記捩りばね中心を振動の回転中心として揺動自在であることを特徴とする振り子式ダイナミックダンパー。In a dynamic damper that has an elastic body and a mass and can be attached to the object of vibration isolation,
The elastic body is configured as a torsion spring made of rubber, and the mass is cantilevered by the elastic body so that its center of gravity is offset from the center of the torsion spring of the elastic body ,
The cantilever support portion is provided so that one end of the mass surrounds the entire circumference of the elastic body, or the elastic body surrounds the entire circumference of the shaft portion provided at the one end portion of the mass. A pendulum type dynamic damper characterized in that the mass center can swing with the torsion spring center as a rotation center of vibration by making a rotation input coincide with the torsion spring center.
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