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JP2001145850A - Driving shaft pipe used in driving line assembly of vehicle - Google Patents

Driving shaft pipe used in driving line assembly of vehicle

Info

Publication number
JP2001145850A
JP2001145850A JP2000262264A JP2000262264A JP2001145850A JP 2001145850 A JP2001145850 A JP 2001145850A JP 2000262264 A JP2000262264 A JP 2000262264A JP 2000262264 A JP2000262264 A JP 2000262264A JP 2001145850 A JP2001145850 A JP 2001145850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezo
drive shaft
based device
shaft tube
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000262264A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
H Dugan James
ジェイムズ、エイ、デュガン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dana Inc
Original Assignee
Dana Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dana Inc filed Critical Dana Inc
Publication of JP2001145850A publication Critical patent/JP2001145850A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/005Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Power Transmission Devices (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezo-based device which effectively reduces the quantity of vibration generated in the driving shaft pipe of a driving line assembly during operation. SOLUTION: The piezo-based device 30 is used for damping the vibration of the driving shaft pipe 18 by converting the vibration into an electric current which disperses the vibration as heat via a resistance element 31. By changing the size of the resistance element, the central damped oscillation frequency of the device 30 can be changed as required for a specified driving shaft pipe and a specified driving line assembly. The stiffness of the device 30 is controlled by a power source which can be actuated by a controller corresponding to the size and frequency of oscillation detected by a sensor. The device 30 can be fitted to the outer surface or inner surface of the driving shaft pipe.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般に車両の駆動列アセ
ンブリの振動を能動的に又受動的に減衰させる構造に関
する。ことに本発明は、前記のような車両の駆動列アセ
ンブリの駆動軸管に取付けられ又はその他の方法で固定
され使用中に発生するねじり振動及び横振動を能動的に
又受動的に低減させるピエゾ・ベースド・デバイス(p
iezo−based device)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to a structure for actively and passively damping the vibration of a drive train assembly of a vehicle. More particularly, the present invention is directed to a piezo mounted on or otherwise secured to a driveshaft tube of a vehicle drive train assembly for actively and passively reducing torsional and lateral vibrations generated during use.・ Base device (p
iezo-based device).

【0002】[0002]

【従来の技術】回転動力源及び回転従動機構の間に回転
動力を伝えるのにトルク伝達軸が広く使われている。ト
ルク伝達軸のよく知られた1例は、車両の駆動列アセン
ブリに使われる駆動軸管である。駆動列アセンブリは、
エンジン及び変速機アセンブリのような源から1対の従
動車輪を持つ車軸アセンブリのような従動部品に回転動
力を伝達する。典型的な車両の駆動列アセンブリは、端
部取付具を各端部に固定した中空円筒形の駆動軸管を備
える。通常各端部取付具は、各自在継手に協働するよう
にした端部ヨークとして形成する。このような駆動列ア
センブリは、車両のエンジン及び変速機アセンブリの出
力軸と車軸アセンブリの入力軸との間に車両の車輪を回
転駆動する回転駆動連結部を形成するのに使うことが多
い。
2. Description of the Related Art Torque transmission shafts are widely used to transmit rotary power between a rotary power source and a rotary driven mechanism. One well-known example of a torque transmitting shaft is a drive shaft tube used in a drive train assembly of a vehicle. The drive train assembly
Rotational power is transmitted from a source such as an engine and transmission assembly to a driven component such as an axle assembly having a pair of driven wheels. A typical vehicle drive train assembly includes a hollow cylindrical drive shaft tube having end fittings secured to each end. Typically, each end fitting is formed as an end yoke adapted to cooperate with each universal joint. Such drive train assemblies are often used to form a rotary drive connection between an output shaft of a vehicle engine and transmission assembly and an input shaft of an axle assembly for rotationally driving wheels of the vehicle.

【0003】車両の駆動列アセンブリ及びその他の回転
構造に伴う1つの問題は、これ等が運転中に振動するこ
とにより望ましくない可聴騒音を生じて伝えることであ
る。機械的物体はすべて或る回転速度で作動するときに
振動する固有共振振動数を持つことが知られている。こ
の固有共振振動数はこの機械的物体の固有特性でありこ
の物体の組成、寸法及び形状を含む多くの要因に基づ
く。車両の駆動列アセンブリの関係ではエンジン及び変
速機アセンブリは場合により、駆動軸管により回転時に
伝達され強められる振動を生ずることができる。又駆動
軸管自体は、振動を誘起させる固有共振振動数(又はそ
の倍振動の1つ又は複数)における又はその付近におけ
る速度で回転する。いずれの場合にも、駆動軸管に生ず
る振動は可聴騒音を生じさせる。このような騒音は通常
明らかな理由で望ましくないものと考えられる。
[0003] One problem with vehicle drive train assemblies and other rotating structures is that they vibrate during operation, producing and transmitting undesirable audible noise. It is known that all mechanical objects have a natural resonance frequency that oscillates when operating at a certain rotational speed. This natural resonance frequency is a natural property of the mechanical object and is based on many factors, including the composition, dimensions and shape of the object. In the context of a vehicle drive train assembly, the engine and transmission assembly can optionally produce enhanced vibration transmitted and enhanced during rotation by the driveshaft tube. Also, the driveshaft tube itself rotates at or near the natural resonance frequency (or one or more of its harmonics) that induces vibration. In each case, the vibrations that occur in the driveshaft tube cause audible noise. Such noise is usually considered undesirable for obvious reasons.

【0004】運転中に車両の駆動軸管により発生する騒
音を減らそうとする提案が行われている。たとえば、使
用中に生ずる騒音の若干を吸収するように中空の駆動軸
管内に1つ又は複数の騒音低減構造を配置するのが望ま
しいことが分っている。公知の騒音低減構造はボール
紙、フォーム等を含む多くの材料で作られている。しか
し公知の騒音低減構造は構成及び取付けが比較的簡単安
価であるが、これ等の構造は若干の車両の駆動軸管では
騒音の減小には比較的効果の少ないことが分っている。
すなわち車両の駆動列アセンブリに運転中に生ずる振動
及び騒音の量を減らす新規な構造を提供することが望ま
しい。
[0004] Proposals have been made to reduce the noise generated by the drive shaft tube of a vehicle during driving. For example, it has been found desirable to arrange one or more noise reduction structures within a hollow driveshaft tube to absorb some of the noise generated during use. Known noise reduction structures are made of many materials, including cardboard, foam, and the like. However, while known noise reduction structures are relatively simple and inexpensive in construction and installation, it has been found that these structures are relatively ineffective at reducing noise in some drive shaft tubes of vehicles.
That is, it is desirable to provide a novel structure for a vehicle drive train assembly that reduces the amount of vibration and noise generated during operation.

【0005】[0005]

【発明の要約】本発明は、車両の駆動列アセンブリに運
転中に発生する、振動及び騒音の量を減らす新規な構造
を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a novel structure that reduces the amount of vibration and noise generated during operation of a drive train assembly of a vehicle.

【0006】駆動列アセンブリの駆動軸管又は他の部品
にピエゾ・ベースド・デバイスを付着させ又はその他の
方法で取付ける。ピエゾ・ベースド・デバイスは、駆動
軸管の物理的振動運動を抵抗素子を経て熱として散逸さ
せる電流に変換することによりこれ等の振動を減衰させ
るのに使う。抵抗素子の大きさを変えることにより、ピ
エゾ・ベースド・デバイスの中心減衰振動数は特定の駆
動軸管及び駆動列アセンブリの全体に対し必要に応じ変
えることができる。所望により抵抗素子を持つ回路に誘
導素子を設け、電流を散逸させるようにしてもよい。抵
抗素子の大きさは、センサにより感知する振動の大きさ
及び/又は振動数に応答して制御装置により変えてもよ
い。或はピエゾ・ベースド・デバイスのこわさは、セン
サにより感知する振動の大きさ及び/又は振動数に応答
して制御装置により作動することのできる電流源(el
ectrical current generato
r)により制御してもよい。ピエゾ・ベースド・デバイ
スは駆動軸管の外面又は内面に取付ける。或はピエゾ・
ベースド・デバイスは駆動軸管内に設け又はこの管と一
体に形成してもよい。所望により複数のこのようなピエ
ゾ・ベースド・デバイスを駆動軸管に設けてもよい。
A piezo-based device is attached or otherwise attached to a drive shaft tube or other component of a drive train assembly. Piezo-based devices are used to attenuate these vibrations by converting the physical oscillatory motion of the driveshaft tube into a current that is dissipated as heat through a resistive element. By varying the size of the resistive element, the center damping frequency of the piezo-based device can be varied as needed for a particular driveshaft tube and drivetrain assembly as a whole. If desired, an inductive element may be provided in a circuit having a resistive element to dissipate the current. The magnitude of the resistive element may be varied by the controller in response to the magnitude and / or frequency of the vibration sensed by the sensor. Alternatively, the stiffness of a piezo-based device can be controlled by a current source (e.g., el.
electrical current generator
r). The piezo-based device is mounted on the outer or inner surface of the driveshaft tube. Or piezo
The base device may be provided in the driveshaft tube or may be formed integrally with the tube. If desired, a plurality of such piezo-based devices may be provided on the driveshaft tube.

【0007】本発明の種種の目的及び利点を本発明の好
適な実施例について添付図面により以下に詳細に説明す
る。
[0007] The various objects and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings with reference to the preferred embodiments of the present invention.

【0008】[0008]

【実施例】添付図面で図1には本発明の第1実施例によ
る車両の駆動列アセンブリ10を例示してある。駆動列
アセンブリ10は、駆動軸アセンブリ16を経て車軸ア
センブリ14の入力軸(図示してない)に連結した出力
軸(図示してない)を持つ変速機12を備える。変速機
12は、普通の方式で回転動力を生ずるエンジン(図示
してない)により回転駆動する。駆動軸アセンブリ16
は、中央部分と1対の互いに対向する端部部分とを持つ
円筒形駆動軸管18を備える。変速機12の出力軸と車
軸アセンブリ14の入力軸とは典型的には互いに同軸に
は整合してない。このために1対の自在継手24a、2
4bを駆動軸管18の各端部部分に設け駆動軸管18の
これ等の端部部分をそれぞれ変速機12の出力軸と車軸
アセンブリ14の入力軸とに連結するようにしてある。
第1の自在継手24aは、任意普通の手段によりたとえ
ば溶接により駆動軸管18の前端部分に固定した管ヨー
ク26aを備える。第1の自在継手24aはさらに、普
通の方式で管ヨーク26aに連結したクロス部材27a
を備える。最後に第1の自在継手24aは、変速機12
の出力軸に又クロス部材27aに連結した端部ヨーク2
8aを備える。同様に第2の自在継手24bは、任意普
通の手段によりたとえば溶接により駆動軸管18の後端
部分に固定した管ヨーク26bを備える。第2の自在継
手24bはさらに、普通の方式で管ヨーク26bに連結
したクロス部材27bを備える。最後に第2の自在継手
24bは、クロス部材27bに又車軸アセンブリ14の
入力軸に連結した端部ヨーク28bを備える。前記した
駆動列アセンブリ10は、当業界には普通のもので源か
らの回転動力を被駆動装置に伝える任意の公知の構造を
持つものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, FIG. 1 illustrates a drive train assembly 10 for a vehicle according to a first embodiment of the present invention. Drive train assembly 10 includes a transmission 12 having an output shaft (not shown) coupled to an input shaft (not shown) of axle assembly 14 via a drive shaft assembly 16. The transmission 12 is rotationally driven by an engine (not shown) that generates rotational power in a conventional manner. Drive shaft assembly 16
Comprises a cylindrical drive shaft tube 18 having a central portion and a pair of opposing end portions. The output shaft of transmission 12 and the input shaft of axle assembly 14 are typically not coaxially aligned with one another. For this purpose, a pair of universal joints 24a, 2
4b are provided at each end of the drive shaft tube 18 so as to connect these end portions of the drive shaft tube 18 to the output shaft of the transmission 12 and the input shaft of the axle assembly 14, respectively.
The first universal joint 24a includes a tube yoke 26a fixed to the front end of the drive shaft tube 18 by any conventional means, for example, by welding. The first universal joint 24a further includes a cross member 27a connected to the tube yoke 26a in a conventional manner.
Is provided. Finally, the first universal joint 24a is connected to the transmission 12
End yoke 2 connected to the output shaft and to the cross member 27a
8a. Similarly, the second universal joint 24b comprises a tube yoke 26b secured to the rear end of the drive shaft tube 18 by any conventional means, for example, by welding. The second universal joint 24b further comprises a cross member 27b connected to the tube yoke 26b in a conventional manner. Finally, the second universal joint 24b includes an end yoke 28b connected to the cross member 27b and to the input shaft of the axle assembly 14. The drive train assembly 10 described above is of any conventional construction that is conventional in the art and transmits rotational power from a source to a driven device.

【0009】よく知られているようにエンジンの運転に
より通常駆動軸管18に種種の振動を発生する。又駆動
軸管18は若干の例では、振動を誘起するこの駆動軸管
18の固有共振振動数で又はその付近で回転することが
ある。このような振動はその源に関係なく望ましくない
可聴騒音の発生が起る。このためにピエゾ・ベースド・
デバイス(piezo−based device)3
0は駆動軸管18に組付け又はその他の方法で取付けて
ある。ピエゾ・ベースド・デバイス30の構造及び作動
モードについては詳しく後述する。しかし一般にピエゾ
・ベースド・デバイス30は、駆動軸管18の物理的振
動運動を抵抗素子を経て熱として散逸させる電流に変換
することによりこれ等の振動を減衰させるのに使うこと
ができる。抵抗素子の大きさを変えることによりピエゾ
・ベースド・デバイス30の中心減衰振動数は特定の駆
動軸管18及び駆動列アセンブリ10に対し必要に応じ
変えることができる。或は又詳しく後述するようにピエ
ゾ・ベースド・デバイス30は能動アクチュエータとし
て使うことができる。このアクチュエータではピエゾ・
ベースド・デバイスに電流を通ずるとそのこわさ又は柔
軟性に変化を生ずる。本発明は、1個又は複数個のピエ
ゾ・ベースド・デバイス30を駆動軸管18の内面又は
外面に取付け或は駆動軸管18内に設け又はこの駆動軸
管に一体に形成して全体としての駆動軸管18及び車両
の駆動列アセンブリ10のねじり振動及び横振動を受動
的に又は能動的に制御するようにする。
As is well known, the operation of the engine usually causes various vibrations in the drive shaft tube 18. Also, in some instances, the drive shaft tube 18 may rotate at or near the natural resonance frequency of the drive shaft tube 18 that induces vibration. Such vibrations, regardless of their source, cause undesirable audible noise. For this, piezo-based
Device (piezo-based device) 3
0 is assembled or otherwise attached to the driveshaft tube 18. The structure and operation mode of the piezo-based device 30 will be described later in detail. In general, however, the piezo-based device 30 can be used to damp these vibrations by converting the physical oscillatory motion of the driveshaft tube 18 into a current that is dissipated as heat through the resistive element. By varying the size of the resistive element, the center damping frequency of the piezo-based device 30 can be varied as needed for a particular driveshaft tube 18 and drive train assembly 10. Alternatively, or as described in more detail below, the piezo-based device 30 can be used as an active actuator. This actuator uses a piezo
Passing a current through a base device causes a change in its stiffness or flexibility. The present invention provides for one or more piezo-based devices 30 to be mounted on the inner or outer surface of the drive shaft tube 18 or provided within or integrally formed with the drive shaft tube 18 as a whole. The torsional and lateral vibrations of the drive shaft tube 18 and the drive train assembly 10 of the vehicle are passively or actively controlled.

【0010】詳しく後述するようにピエゾ・ベースド・
デバイス30は圧電物質(piezo−electri
c material)で形成した1個又は複数個の素
子を備える。一般に圧電物質は、機械的の応力又は変形
或はその反対の作用を受けると電気出力を発生する任意
の物質である。典型的には圧電物質は運転中に駆動軸管
18に発生する振動等により機械的ひずみを受けると、
電気的に分極するようになる。本発明は、チタン酸鉛ジ
ルコニウムのようなピエゾ・セラミック材料を含む任意
の公知の圧電物質をピエゾ・ベースド・デバイス30に
使うようにする。
As will be described in detail later, piezo-based
The device 30 is composed of a piezoelectric material (piezo-electric).
c material). In general, a piezoelectric material is any material that generates an electrical output when subjected to the effects of mechanical stress or deformation or vice versa. Typically, when the piezoelectric material receives mechanical strain due to vibration or the like generated in the drive shaft tube 18 during operation,
It becomes electrically polarized. The present invention allows any known piezoelectric material to be used in the piezo based device 30, including piezo ceramic materials such as lead zirconium titanate.

【0011】図2はピエゾ・ベースド・デバイス30の
第1の実施例を示す。図2に示すようにピエゾ・ベース
ド・デバイス30は、圧電物質で形成した素子31と、
抵抗器(resistor)32とを備えこれらを直列
電気回路内に接続してある。機械的応力を受けると電気
出力を発生するほかに、素子31は電気的にコンデンサ
として作用する。すなわちピエゾ・ベースド・デバイス
30は実質的にRC電気回路である。駆動軸管18を回
転するようにエンジンを作動すると、駆動軸管18に振
動が発生する。これ等の振動は素子31に機械的応力を
誘起し、この素子に電気的出力(たとえば電圧)を発生
させる。この電圧は、抵抗器32を通る電流に変換され
る。この場合この電流は熱として散逸する。従ってピエ
ゾ・ベースド・デバイス30は、駆動軸管18に発生す
る振動を受動的に減衰させる作用をする。
FIG. 2 shows a first embodiment of a piezo-based device 30. As shown in FIG. 2, the piezo-based device 30 includes an element 31 formed of a piezoelectric material,
And a resistor 32 connected in series electrical circuit. In addition to producing an electrical output when subjected to mechanical stress, the element 31 acts electrically as a capacitor. That is, the piezo-based device 30 is substantially an RC electrical circuit. When the engine is operated to rotate the drive shaft tube 18, vibration occurs in the drive shaft tube 18. These vibrations induce mechanical stress on element 31 and cause the element to generate an electrical output (eg, voltage). This voltage is converted to a current through resistor 32. In this case, this current is dissipated as heat. Therefore, the piezo-based device 30 functions to passively attenuate the vibration generated in the drive shaft tube 18.

【0012】よく知られているようにRC電気回路は、
この回路の抵抗及びキャパシタンスの大きさによって定
まる中心減衰振動数を持つ。この中心減衰振動数は、ピ
エゾ・ベースド・デバイス30により減衰させることが
望ましい駆動軸管18の振動の振動数に近くなるように
選定することが望ましい。抵抗器32に対する所望の抵
抗の大きさは次の関係を使い計算することができる。R
={〔1−(λk)/(1−k)〕1/2}/CW
この式でRは抵抗器32の抵抗に等しく、Cは素材31
のキャパシタンスに等しく、kは横結合定数に等しく、
λはひずみエネルギー捕獲に等しく、Wは減衰させよう
とする振動の振動数に等しい。ピエゾ・ベースド・デバ
イス30は、車両の駆動列アセンブリ10の駆動軸管1
8又はその他の任意の部品の任意所望の場所に位置させ
ることができる。たとえばピエゾ・ベースド・デバイス
30は自在継手24a、24bの各部分に又は車両の駆
動列アセンブリ10のその他の場所に設けることが望ま
しい。駆動軸管18のピエゾ・ベースド・デバイス30
に最も有効な場所は、構造モデリング、モード解析及び
実際の実験を基準にして定めることができる。しかし一
般にピエゾ・ベースド・デバイス30は通常最大量の振
動を低減させるように最大ひずみの区域で駆動車軸18
に位置させる。ピエゾ・ベースド・デバイス30は、駆
動軸管18に接着剤により取付け又はその他任意の公知
の方法で固定すればよい。
As is well known, an RC electric circuit comprises:
It has a center damping frequency determined by the magnitude of the resistance and capacitance of this circuit. The center damping frequency is desirably selected so as to be close to the frequency of the vibration of the drive shaft tube 18, which is desirably damped by the piezo-based device 30. The desired resistance magnitude for resistor 32 can be calculated using the following relationship: R
= {[1- (λk 2 ) / (1-k 2 )] 1/2 } / CW
In this equation, R is equal to the resistance of the resistor 32, and C is the material 31
, K is equal to the lateral coupling constant,
λ is equal to the strain energy capture and W is equal to the frequency of the oscillation to be damped. The piezo-based device 30 is connected to the drive shaft tube 1 of the drive train assembly 10 of the vehicle.
8 or any other part at any desired location. For example, the piezo-based device 30 is preferably provided at each portion of the universal joints 24a, 24b or elsewhere in the drive train assembly 10 of the vehicle. Piezo-based device 30 of drive shaft tube 18
The most effective location can be determined based on structural modeling, modal analysis and actual experiments. However, in general, the piezo-based device 30 will normally drive the axle 18 in the area of maximum strain to reduce the maximum amount of vibration.
Position. The piezo-based device 30 may be attached to the drive shaft tube 18 by an adhesive or fixed by any other known method.

【0013】ピエゾ・ベースド・デバイス30の物理的
寸法も又所望に応じて変えることができる。一層多くの
圧電物質をピエゾ・ベースド・デバイス30に協働させ
ることにより一層多くのひずみエネルギーを捕獲し熱に
変換することができる。しかしこのような物質の付加に
より重量を増し、駆動軸管18の回転つりあいに影響を
及ぼす。素子31に設けた圧電物質の量は要因の数に従
って付加ごとに変る。ピエゾ・ベースド・デバイス30
の減衰τとひずみエネルギー捕獲λとの間の関係が次式
により表わされる。 τ=1/4〔(λk)/(1−k)〕1/2 この式でλはひずみエネルギー捕獲に等しくkは横結合
定数に等しい。
[0013] The physical dimensions of the piezo-based device 30 can also be varied as desired. By associating more piezoelectric material with the piezo-based device 30, more strain energy can be captured and converted to heat. However, the addition of such a substance increases the weight and affects the rotational balance of the drive shaft tube 18. The amount of piezoelectric material provided in the element 31 varies with each addition according to the number of factors. Piezo based device 30
The relationship between the damping τ of and the strain energy capture λ is given by τ = 1 / [(λk 2 ) / (1−k 2 )] 1/2 where λ is equal to the strain energy capture and k is equal to the lateral coupling constant.

【0014】図3は第2実施例によるピエゾ・ベースド
・デバイス40を示す。図3に示すようにピエゾ・ベー
スド・デバイス40は、圧電物質で形成した素子41と
抵抗器42とインダクタ42とを備えこれ等を直列電気
回路内に接続してある。すなわちピエゾ・ベースド・デ
バイス40は実質的にRLC電気回路である。ピエゾ・
ベースド・デバイス40は前記したピエゾ・ベースド・
デバイス30と実質的に同じように機能し駆動軸管18
に生ずる振動を受動的に減衰させる。インダクタ43を
加えることにより抵抗器42に一層多くの電流を通過さ
せ、前記したピエゾ・ベースド・デバイス30より一層
高度であるが一層狭い減衰振動数範囲にわたる減衰作用
を生ずる。抵抗器42に対する所望の抵抗の大きさとイ
ンダクタ43のインダクタンスの大きさとは次の関係を
使って計算することができる。 L={CW〔1+(λk)/(1−
)〕1/2−1 及び R={(2)1/2〔(λk)/(1−k)〕
1/2}/{CW〔1+(λk)/(1−k)〕} これ等の式でRは抵抗に等しく、Cはキャパシタンスに
等しく、kは横結合定数に等しく、λはひずみエネルギ
ー捕獲に等しく、wは減衰させようとする振動の振動数
に等しい。ピエゾ・ベースド・デバイス40はたとえば
振動の目標モードが一層高次の曲げモードである場合に
ツーリング車両(touring vehicle)に
使うのが好適である。この曲げモードの振動数は、道路
面が比較的一様であるから実際の境界条件によってあま
り変化しない。すなわちピエゾ・ベースド・デバイス4
0は単一の中心減衰振動数で変動的減衰作用が増大す
る。
FIG. 3 shows a piezo-based device 40 according to a second embodiment. As shown in FIG. 3, the piezo-based device 40 includes an element 41 formed of a piezoelectric material, a resistor 42, and an inductor 42, which are connected in a series electric circuit. That is, the piezo-based device 40 is substantially an RLC electrical circuit. Piezo
The base device 40 is the piezo base device described above.
Drive shaft tube 18 functions in substantially the same manner as device 30.
Is passively damped. The addition of inductor 43 allows more current to pass through resistor 42, producing a damping action that is more sophisticated than piezo-based device 30 described above, but over a narrower damping frequency range. The magnitude of the desired resistance for resistor 42 and the magnitude of the inductance of inductor 43 can be calculated using the following relationship: L = {CW 2 [1+ (λk 2 ) / (1-
k 2 )] 1/2 −1 −1 and R = {(2) 1/2 [(λk 2 ) / (1-k 2 )]
1/2} / {CW [1+ (λk 2) / (1 -k 2) ]} R is equal to the resistance expression of this like, C is equal to the capacitance, k is equal to the transverse coupling constant, lambda is the strain Equivalent to energy capture, w is equal to the frequency of the oscillation to be damped. The piezo-based device 40 is suitable for use in a touring vehicle, for example when the target mode of vibration is a higher bending mode. The frequency of this bending mode does not change much with actual boundary conditions because the road surface is relatively uniform. That is, the piezo-based device 4
0 is a single center damping frequency, which increases the variable damping action.

【0015】図4は本発明の第3の実施例によるピエゾ
・ベースド・デバイス50を示す。図4に示すようにピ
エゾ・ベースド・デバイス50は、圧電物質で形成した
素子51と抵抗器52とを備えこれ等を直列電気回路内
に接続してある。すなわちピエゾ・ベースド・デバイス
50は実質的にRC電気回路である。抵抗器52の抵抗
の大きさは可変でありセンサ54により感知した振動の
大きさ及び/又は振動数に応答して制御装置53により
制御する。制御装置53は、感知した振動に応答して抵
抗器52の抵抗を変えることのできるマイクロプロセッ
サ又は類似の装置でよく車両の駆動軸管18内に含める
か又はその他の場所に取付ければよい。センサ54は、
1個又は複数個の公知の感知装置として形成すればよく
直接駆動軸管18に又は車両の駆動列アセンブリ10の
その他の任意所望の部分に取付け駆動軸管18に生ずる
振動の大きさ及び/又は振動数を表わす電気信号を制御
装置53に送るようにすることができる。ピエゾ・ベー
スド・デバイス50は前記したピエゾ・ベースド・デバ
イス30と実質的に同じようにして機能し、駆動軸管1
8に発生する振動を受動的に減衰させるが一般条件に従
って車両の駆動列アセンブリ10の運転中に同調させる
ことができる。可変抵抗器52、制御装置53及びセン
サ54は所望により図3に例示したRLC回路に協働さ
せればよい。
FIG. 4 shows a piezo-based device 50 according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the piezo-based device 50 includes an element 51 formed of a piezoelectric material and a resistor 52, which are connected in a series electric circuit. That is, the piezo-based device 50 is substantially an RC electrical circuit. The magnitude of the resistance of the resistor 52 is variable and is controlled by the controller 53 in response to the magnitude and / or frequency of the vibration sensed by the sensor 54. The controller 53 may be a microprocessor or similar device capable of changing the resistance of the resistor 52 in response to the sensed vibration and may be included in the driveshaft tube 18 of the vehicle or mounted elsewhere. The sensor 54 is
It may be formed as one or more known sensing devices directly on the driveshaft tube 18 or on any other desired portion of the drive train assembly 10 of the vehicle and the magnitude and / or magnitude of the vibrations that occur on the driveshaft tube 18 An electric signal representing the frequency can be sent to the control device 53. The piezo-based device 50 functions in substantially the same manner as the piezo-based device 30 described above,
8 is passively damped, but can be tuned during operation of the vehicle's drive train assembly 10 according to general conditions. The variable resistor 52, the control device 53, and the sensor 54 may cooperate with the RLC circuit illustrated in FIG.

【0016】図5は第4の実施例によるピエゾ・ベース
ド・デバイス60を示す。図示のようにピエゾ・ベース
ド・デバイス60は、圧電物質で形成した素子61と電
流源62とを備えこれ等を直列電気回路内に接続してあ
る。電流源62は当業界には普通のもので、センサ64
により感知した振動の大きさ及び/又は振動数に応答し
て制御装置63により制御する。制御装置63は、感知
した振動に応答して素子61に供給される電流の量を変
えることのできるマイクロプロセッサ又は類似装置でよ
く又駆動軸管18内に含め又は車両の他の場所に取付け
ればよい。素子61のこわさはこれに電流源63により
供給される電流の大きさに従って制御する。センサ64
は、1個又は複数個の公知の感知装置として形成すれば
よく駆動軸管18に又は車両の駆動列アセンブリ10の
その他の任意所望の部分に直接取付け、駆動軸管18に
生ずる振動の大きさ及び/又は振動数を表示する電気信
号を制御装置63に送るようにする。ピエゾ・ベースド
・デバイス60は、駆動軸管18に生ずる振動を能動的
に減衰させるように機能する。
FIG. 5 shows a piezo-based device 60 according to a fourth embodiment. As shown, the piezo-based device 60 comprises an element 61 made of piezoelectric material and a current source 62, which are connected in a series electrical circuit. The current source 62 is conventional in the art and the sensor 64
Is controlled by the controller 63 in response to the magnitude and / or frequency of the vibration detected by the control unit 63. Controller 63 may be a microprocessor or similar device capable of changing the amount of current supplied to element 61 in response to sensed vibration and may be included within drive shaft tube 18 or mounted elsewhere in the vehicle. I just need. The stiffness of the element 61 is controlled according to the magnitude of the current supplied thereto by the current source 63. Sensor 64
May be formed as one or more known sensing devices and may be mounted directly to the driveshaft tube 18 or to any other desired portion of the drive train assembly 10 of the vehicle, and the magnitude of the vibration generated in the driveshaft tube 18 And / or send an electrical signal indicating the frequency to the control device 63. The piezo-based device 60 functions to actively dampen vibrations that occur in the driveshaft tube 18.

【0017】図6には、駆動軸管18の内面に組付け又
はその他の方法で取付けたピエゾ・ベースド・デバイス
30’を備えた第2実施例による車両の駆動列アセンブ
リ10’を示す。ピエゾ・ベースド・デバイス30’の
構造及び作動モードは図2、図3、図4又は図5のいず
れか又はその任意の組合せについて前記したのと同じで
ある。或はピエゾ・ベースド・デバイス30’は駆動軸
管18内に設け又は駆動軸管18と一体に形成すること
ができる。このような構造は、たとえば駆動軸管18を
複合材料で形成しても適合する。
FIG. 6 shows a vehicle drive train assembly 10 'according to a second embodiment with a piezo-based device 30' assembled or otherwise attached to the inner surface of the drive shaft tube 18. The structure and mode of operation of the piezo-based device 30 'is the same as described above for any of FIGS. 2, 3, 4, or 5, or any combination thereof. Alternatively, the piezo-based device 30 ′ can be provided within the drive shaft tube 18 or formed integrally therewith. Such a structure is suitable even if the drive shaft tube 18 is formed of a composite material, for example.

【0018】図7には、駆動軸管18の外面に組付け又
はその他の方法で取付けた1対のピエゾ・ベースド・デ
バイス30a、30bを備えた第3の実施例による車両
の駆動列アセンブリ10”を例示してある。ピエゾ・ベ
ースド・デバイス30a、30bの構造及び作動モード
は、図2、図3、図4又は図5のいずれか又はその任意
の組合せについて前記したのと同じでよい。或はピエゾ
・ベースド・デバイス30a、30bの一方又は両方は
図5に示したように駆動軸管18内に設け又は駆動軸管
18と一体に形成すればよい。所望により駆動軸管18
に一層多くの個数のこのようなピエゾ・ベースド・デバ
イス30a、30bを設けてもよい。運転中に駆動軸管
18に加える種種の力によって、複数個のピエゾ・ベー
スド・デバイス30a、30bの使用により駆動軸管1
8の多数の領域で減衰作用を生じさせることができる。
さらに各ピエゾ・ベースド・デバイス30a、30bは
中心減衰振動数により定まる単一の振動数範囲にわたり
減衰作用を生ずるから、複数個のピエゾ・ベースド・デ
バイス30a、30bは互いに異なる中心減衰振動数に
同調させ多くの種類の振動数範囲にわたり減衰作用を生
じさせる。又受動的なピエゾ・ベースド・デバイスを使
い能動的ピエゾ・ベースド・デバイスを作動する動力を
発生するようにしてある。
FIG. 7 shows a vehicle drive train assembly 10 according to a third embodiment having a pair of piezo-based devices 30a, 30b assembled or otherwise attached to the outer surface of drive shaft tube 18. The structure and mode of operation of the piezo-based devices 30a, 30b may be the same as described above for any of FIGS. 2, 3, 4, or 5, or any combination thereof. Alternatively, one or both of the piezo-based devices 30a, 30b may be provided within the drive shaft tube 18 or formed integrally with the drive shaft tube 18 as shown in Fig. 5. If desired, the drive shaft tube 18
May be provided with a greater number of such piezo-based devices 30a, 30b. Due to the various forces applied to the driveshaft tube 18 during operation, the use of a plurality of piezo-based devices 30a, 30b allows the driveshaft tube 1
A number of regions can produce damping effects.
Further, since each piezo-based device 30a, 30b produces a damping action over a single frequency range determined by the center damping frequency, the plurality of piezo-based devices 30a, 30b are tuned to different center damping frequencies. This causes damping effects over many types of frequency ranges. Also, a passive piezo-based device is used to generate the power to operate the active piezo-based device.

【0019】以上本発明の原理及び作動モードを好適な
実施例について述べた。しかし本発明はその精神を逸脱
しないで種種の変化変型を行うことができるのはもちろ
んでる。
The principles and modes of operation of this invention have been described with reference to a preferred embodiment. However, it goes without saying that the present invention can be subjected to various changes and modifications without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるピエゾ・ベースド・デバイスを外
面に取付けた駆動軸管を備えた第1実施例による車両の
駆動列アセンブリの側面図である。
FIG. 1 is a side view of a drive train assembly of a vehicle according to a first embodiment including a drive shaft tube having a piezo-based device according to the present invention mounted on an outer surface thereof.

【図2】図1に例示したピエゾ・ベースド・デバイスの
第1実施例の配線図である。
FIG. 2 is a wiring diagram of a first embodiment of the piezo-based device illustrated in FIG. 1;

【図3】図1に例示したピエゾ・ベースド・デバイスの
第2実施例の配線図である。
FIG. 3 is a wiring diagram of a second embodiment of the piezo-based device illustrated in FIG. 1;

【図4】図1に例示したピエゾ・ベースド・デバイスの
第3実施例の配線図である。
FIG. 4 is a wiring diagram of a third embodiment of the piezo-based device illustrated in FIG. 1;

【図5】図1に例示したピエゾ・ベースド・デバイスの
第4実施例の配線図である。
FIG. 5 is a wiring diagram of a fourth embodiment of the piezo-based device illustrated in FIG. 1;

【図6】本発明によるピエゾ・ベースド・デバイスを内
面に取付けた又はこの内面に一体に形成した第2実施例
による車両の駆動列アセンブリの側面図である。
FIG. 6 is a side view of a drive train assembly of a vehicle according to a second embodiment with a piezo-based device according to the present invention mounted on or integrally formed with an inner surface.

【図7】本発明による複数個のピエゾ・ベースド・デバ
イスを取付けた駆動軸管を備えた第3実施例による車両
の駆動列アセンブリの側面図である。
FIG. 7 is a side view of a drive train assembly of a vehicle according to a third embodiment having a drive shaft tube to which a plurality of piezo-based devices are mounted according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 車両の駆動列アセンブリ 18 駆動軸管 30 ピエゾ・ベースド・デバイス Reference Signs List 10 Drive train assembly of vehicle 18 Drive shaft tube 30 Piezo-based device

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動軸管と、 前記駆動軸管に発生する振動を減衰させるように、前記
駆動軸管に固定されたピエゾ・ベースド・デバイスと、
を包含する、車両の駆動列アセンブリに使用する駆動軸
管。
A drive shaft tube; a piezo-based device fixed to the drive shaft tube so as to attenuate vibrations generated in the drive shaft tube;
A driveshaft tube for use in a drive train assembly of a vehicle, comprising:
【請求項2】 前記ピエゾ・ベースド・デバイスを圧電
物質で形成した請求項1の駆動軸管。
2. The drive shaft tube according to claim 1, wherein said piezo-based device is formed of a piezoelectric material.
【請求項3】 前記ピエゾ・ベースド・デバイスを電気
回路内で抵抗素子に接続した請求項1の駆動軸管。
3. The driveshaft tube of claim 1, wherein said piezo-based device is connected to a resistive element in an electrical circuit.
【請求項4】 前記ピエゾ・ベースド・デバイスを電気
回路内で抵抗素子及び誘導素子に接続した請求項1の駆
動軸管。
4. The driveshaft tube of claim 1, wherein said piezo-based device is connected to a resistive element and an inductive element in an electrical circuit.
【請求項5】 前記ピエゾ・ベースド・デバイスを電気
回路内で可変抵抗素子に接続した請求項1の駆動軸管。
5. The driveshaft tube according to claim 1, wherein said piezo-based device is connected to a variable resistance element in an electric circuit.
【請求項6】 前記可変抵抗素子の抵抗を変えるための
制御装置をさらに備えた請求項5の駆動軸管。
6. The drive shaft tube according to claim 5, further comprising a control device for changing a resistance of said variable resistance element.
【請求項7】 前記駆動軸管の振動を表示する信号を発
生するセンサをさらに備え、前記制御装置が、前記セン
サからの前記信号に応答して前記抵抗素子の抵抗を変え
るようにした請求項6の駆動軸管。
7. The apparatus according to claim 1, further comprising a sensor for generating a signal indicating vibration of the drive shaft tube, wherein the control device changes a resistance of the resistance element in response to the signal from the sensor. 6 drive shaft tube.
【請求項8】 前記ピエゾ・ベースド・デバイスを電気
回路内で電流源に接続した請求項1の駆動軸管。
8. The driveshaft tube of claim 1, wherein said piezo-based device is connected to a current source in an electrical circuit.
【請求項9】 前記電流源の作動を制御するための制御
装置をさらに備えた請求項8の駆動軸管。
9. The driveshaft tube according to claim 8, further comprising a control device for controlling the operation of the current source.
【請求項10】 前記駆動軸管の振動を表示する信号を
発生するセンサをさらに備え、前記制御装置が、前記セ
ンサからの前記信号に応答して前記電流源の作動を制御
するようにした請求項9の駆動軸管。
10. The apparatus according to claim 1, further comprising a sensor for generating a signal indicating vibration of said drive shaft tube, wherein said control device controls operation of said current source in response to said signal from said sensor. Item 9. A drive shaft tube according to item 9.
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