JP2018069949A - Dynamic damper - Google Patents
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Abstract
【課題】 ばね下部材の微振幅振動時においても充分な制振効果を容易に得られるダイナミックダンパを提供する。【解決手段】 ダイナミックダンパ1が、錘2と、車両Vのばね下部材Lと錘2との間に介装されるばね要素3と、内包する作動液の流れに抵抗を与えて錘2の振動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素4とを備える。減衰要素4は、ストローク速度が所定速度に満たない場合には、所定速度以上の場合と比較して、作動液の弾性に起因するヒステリシスが大きくなるように設定されている。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamic damper capable of easily obtaining a sufficient vibration damping effect even at the time of minute amplitude vibration of an unsprung member. A dynamic damper (1) provides resistance to a weight (2), a spring element (3) interposed between an unsprung member (L) of the vehicle (V) and the weight (2), and a flow of working fluid contained therein, thereby reducing the weight of the weight (2). And a damping element 4 that exhibits a damping force for suppressing vibration. The damping element 4 is set such that when the stroke speed is less than the predetermined speed, hysteresis due to the elasticity of the hydraulic fluid is larger than when the stroke speed is higher than the predetermined speed. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、ダイナミックダンパに関する。 The present invention relates to a dynamic damper.
従来、車両におけるばね下部材の振動(ばね下振動)を抑制するのにダイナミックダンパを利用すると、車両の乗り心地を良好にできることが知られている(例えば、特許文献1)。なぜなら、ダイナミックダンパは、ばね下部材と同調して振動する錘を備え、当該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するので、振動を抑制する力の反力をばね上部材に伝えない構造にできるためである。 Conventionally, it is known that when a dynamic damper is used to suppress vibration of an unsprung member in a vehicle (unsprung vibration), the ride comfort of the vehicle can be improved (for example, Patent Document 1). This is because the dynamic damper includes a weight that vibrates in synchronization with the unsprung member and suppresses the vibration of the unsprung member by applying the inertial force of the weight as a reaction force. This is because it is possible to make the structure not transmitted to the upper member.
ダイナミックダンパは、錘と、当該錘を弾性支持するばね要素とを有して構成されており、錘の質量を制振対象であるばね下部材にばね要素を介して付加するようになっている。そして、ダイナミックダンパでは、制振対象であるばね下部材の固有振動数に合せて最適な制振効果を得られる固有振動数になるように、錘の質量、ばね要素のばね定数等が設計されている。 The dynamic damper includes a weight and a spring element that elastically supports the weight, and adds the mass of the weight to the unsprung member that is the object of vibration suppression via the spring element. . In the dynamic damper, the mass of the weight, the spring constant of the spring element, etc. are designed so that the natural frequency can obtain the optimum vibration damping effect according to the natural frequency of the unsprung member to be controlled. ing.
また、制振対象であるばね下部材は、車輪と、車輪を上下動可能に支持しつつ車輪の位置決めをするアームとを含んで構成されている。一般的に、当該アームの取付部にはゴムブッシュが設けられており、アームが揺動方向(上下)以外にもある程度動けるようになっている。 The unsprung member that is the object of vibration suppression includes a wheel and an arm that positions the wheel while supporting the wheel so as to move up and down. Generally, a rubber bush is provided on the mounting portion of the arm so that the arm can move to some extent other than the swinging direction (up and down).
しかし、上記ゴムブッシュ等の影響によりアームの動き出しが悪くなることがある。このような場合には、ばね下部材のストローク量が微小な微振幅振動時において、固有振動数が上昇したかの如くばね下部材が振る舞う。このように、ばね下部材の固有振動数が見掛け上高くなり、実質的な固有振動数が想定の振動数を上回る場合には、ばね下部材の振動周波数とダイナミックダンパの振動周波数にずれが生じ、ダイナミックダンパによる充分な制振効果を得られなくなる。 However, the movement of the arm may deteriorate due to the influence of the rubber bush or the like. In such a case, the unsprung member behaves as if the natural frequency has increased when the stroke amount of the unsprung member is very small. In this way, when the natural frequency of the unsprung member becomes apparently higher and the substantial natural frequency exceeds the assumed frequency, a deviation occurs between the vibration frequency of the unsprung member and the vibration frequency of the dynamic damper. In this case, it is impossible to obtain a sufficient damping effect by the dynamic damper.
なお、アームの動き量(ばね下部材のストローク量)がある程度大きくなった通常振動時には、ばね下部材の固有振動数が想定した通りに戻る。このため、ゴムブッシュ等の影響を受けてばね下部材の振動周波数とダイナミックダンパの振動周波数がずれるのは、微振幅振動時に限定された一時的な現象である。とはいえ、一貫して良好なばね下制振効果を得る上では、ばね下部材の振幅に応じてダイナミックダンパの固有振動数を変えるのが好ましい。具体的には、ばね下部材の微振幅振動時においてのみ、ダイナミックダンパの固有振動数が大きくなるように設定するとよい。 Note that the natural frequency of the unsprung member returns as expected during normal vibration when the amount of movement of the arm (stroke amount of the unsprung member) increases to some extent. For this reason, the vibration frequency of the unsprung member deviates from the vibration frequency of the dynamic damper due to the influence of the rubber bush or the like, which is a temporary phenomenon that is limited to the case of small amplitude vibration. However, in order to obtain a consistently excellent unsprung vibration damping effect, it is preferable to change the natural frequency of the dynamic damper according to the amplitude of the unsprung member. Specifically, the natural frequency of the dynamic damper may be set so as to increase only when the unsprung member vibrates slightly.
ダイナミックダンパの固有振動数は、主に、ばね要素のばね定数と、錘の質量により決定される。このため、ダイナミックダンパのばね要素のばね定数に振幅依存性を持たせればよいが、上記ばね要素をコイルばね、皿ばね、板ばね等のばねで構成する場合、当該ばねのばね定数をばね下部材の微振幅振動時のみで高くするのは難しい。なぜなら、ゴムブッシュ等の影響を受ける微振幅振動時のダイナミックダンパのストローク量は、極めて小さいためである。 The natural frequency of the dynamic damper is mainly determined by the spring constant of the spring element and the mass of the weight. For this reason, the spring constant of the spring element of the dynamic damper may be given an amplitude dependency. However, when the spring element is constituted by a spring such as a coil spring, a disc spring, a leaf spring, etc., the spring constant of the spring is unsprung. It is difficult to increase only when the member vibrates slightly. This is because the stroke amount of the dynamic damper at the time of minute amplitude vibration affected by a rubber bush or the like is extremely small.
そこで、本発明は、ばね下部材の微振幅振動時においても充分な制振効果を容易に得られるダイナミックダンパの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a dynamic damper that can easily obtain a sufficient vibration damping effect even when the unsprung member vibrates with a small amplitude.
上記課題を解決するダイナミックダンパは、内包する作動液の流れに抵抗を与えて錘の振動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素を備える。そして、前記減衰要素は、ストローク速度が所定速度に満たない場合、前記所定速度以上の場合と比較して前記作動液の弾性に起因するヒステリシスが大きくなるように設定されている。液圧式の減衰要素において、ヒステリシスはばね成分として作用するので、上記構成によれば、ストローク速度が所定速度に満たない場合のダイナミックダンパの固有振動数を容易に大きくできる。よって、ばね下部材の微振幅振動時において、ばね下部材の振動周波数とダイナミックダンパの振動周波数がずれるのを抑制できる。 The dynamic damper that solves the above problem includes a damping element that exerts a damping force that suppresses vibration of the weight by applying resistance to the flow of the working fluid contained therein. The damping element is set such that when the stroke speed is less than the predetermined speed, hysteresis due to the elasticity of the hydraulic fluid is larger than when the stroke speed is higher than the predetermined speed. Since the hysteresis acts as a spring component in the hydraulic damping element, according to the above configuration, the natural frequency of the dynamic damper can be easily increased when the stroke speed is less than the predetermined speed. Therefore, it is possible to suppress the deviation of the vibration frequency of the unsprung member and the vibration frequency of the dynamic damper during the minute amplitude vibration of the unsprung member.
前記ダイナミックダンパでは、前記ストローク速度が前記所定速度に満たない場合において、前記減衰要素の減衰係数が大きくなるように設定されており、前記減衰係数を大きくすることで前記ヒステリシスを大きくするとよい。当該構成によれば、ストローク速度が所定速度に満たない場合のヒステリシスを容易に大きくできる。 In the dynamic damper, when the stroke speed is less than the predetermined speed, the damping coefficient of the damping element is set to be large, and the hysteresis may be increased by increasing the damping coefficient. According to this configuration, it is possible to easily increase the hysteresis when the stroke speed is less than the predetermined speed.
本発明のダイナミックダンパによれば、ばね下部材の微振幅振動時においても充分な制振効果を容易に得られる。 According to the dynamic damper of the present invention, a sufficient vibration damping effect can be easily obtained even when the unsprung member vibrates with a small amplitude.
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、同じ部品か対応する部品を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals given throughout the several drawings indicate the same or corresponding parts.
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係るダイナミックダンパ1は、四輪自動車等の車両Vに搭載されており、ばね下部材Lの振動(ばね下振動)を抑制する目的で使用されている。 As shown in FIG. 1, a dynamic damper 1 according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle V such as a four-wheeled vehicle, and suppresses vibration of an unsprung member L (unsprung vibration). It is used.
車両Vについての詳細な図示を省略するが、車両Vは、車体Bと、車体Bの下側の前後左右にそれぞれ配置される車輪Wと、一端が車体Bに回転自在に連結されるとともに他端が車輪Wに連結されて車輪Wを上下動可能に支持するアームAと、アームAと車体Bとの間に介装される懸架ばねS及びアクチュエータDとを備えている。そして、本実施の形態に係るダイナミックダンパ1は、上記アームAに取り付けられている。 Although detailed illustration of the vehicle V is omitted, the vehicle V includes a vehicle body B, wheels W disposed on the front, rear, left and right of the vehicle body B, one end rotatably connected to the vehicle body B, and the like. An arm A whose end is connected to the wheel W and supports the wheel W so as to move up and down is provided, and a suspension spring S and an actuator D interposed between the arm A and the vehicle body B. The dynamic damper 1 according to the present embodiment is attached to the arm A.
アクチュエータDは、電動のシリンダ装置であり、アウターシェルd1と、アウターシェルd1に出入りするロッドd2とを備えて、車両Vに搭載される制御装置(図示せず)により伸縮駆動される。 The actuator D is an electric cylinder device, and includes an outer shell d1 and a rod d2 that goes in and out of the outer shell d1, and is driven to extend and contract by a control device (not shown) mounted on the vehicle V.
懸架ばねSは、コイルばねであり、アクチュエータDの外周に配置されてアウターシェルd1とロッドd2との間に介装される。懸架ばねSは、圧縮量に応じた弾性力を発揮し、当該弾性力は車体Bを押し上げる方向へ作用する。このため、懸架ばねSで車体Bを弾性支持できる。車両Vにおいて、懸架ばねSで支持される車体B等を含む部材がばね上部材Uであり、懸架ばねSにぶら下がる車輪W、アームA等を含む部材がばね下部材Lである。 The suspension spring S is a coil spring, is disposed on the outer periphery of the actuator D, and is interposed between the outer shell d1 and the rod d2. The suspension spring S exhibits an elastic force corresponding to the amount of compression, and the elastic force acts in the direction of pushing up the vehicle body B. For this reason, the vehicle body B can be elastically supported by the suspension spring S. In the vehicle V, the member including the vehicle body B and the like supported by the suspension spring S is the sprung member U, and the member including the wheel W and the arm A hanging from the suspension spring S is the unsprung member L.
また、アクチュエータDに伸長方向の推力を発揮させると、当該推力はばね上部材Uとばね下部材Lを離間させる方向に作用する。その一方、アクチュエータDに収縮方向の推力を発揮させると、当該推力はばね上部材Uとばね下部材Lを接近させる方向に作用する。そして、例えば、ばね上部材Uの上下方向速度を検出するセンサを設け、当該センサで検出された情報を基にスカイフック理論に基づき上記制御装置でアクチュエータDの推力を制御すると、アクチュエータDをスカイフックダンパのように機能させてばね上部材Uの振動を効果的に抑制できる。 Further, when the actuator D exerts a thrust in the extending direction, the thrust acts in a direction in which the sprung member U and the unsprung member L are separated. On the other hand, when the actuator D exerts a thrust in the contraction direction, the thrust acts in a direction in which the sprung member U and the unsprung member L approach each other. For example, when a sensor for detecting the vertical speed of the sprung member U is provided, and the thrust of the actuator D is controlled by the control device based on the Skyhook theory based on the information detected by the sensor, the actuator D is The vibration of the sprung member U can be effectively suppressed by functioning like a hook damper.
なお、ばね上部材Uの振動を抑制するのにスカイフック制御則以外の制御則を用いてもよいのは勿論である。また、懸架ばねS及びアクチュエータDの構成も適宜変更できる。例えば、懸架ばねSはコイルばねであるが、エアばねでもよい。また、アクチュエータDは、直動型のシリンダ装置であるがモータでもよく、この場合には、アクチュエータをアームの回転軸部等に設けられる。さらに、アクチュエータDをダンパに代えてもよい。その場合のダンパは、作動油等の液体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮する液圧ダンパでもよく、減衰力を発揮するのに電磁力を利用する電磁ダンパでもよく、それ以外のダンパでもよい。 It goes without saying that a control law other than the skyhook control law may be used to suppress the vibration of the sprung member U. Moreover, the structure of the suspension spring S and the actuator D can also be changed suitably. For example, the suspension spring S is a coil spring, but may be an air spring. The actuator D is a direct acting cylinder device, but may be a motor. In this case, the actuator is provided on the rotating shaft portion of the arm or the like. Furthermore, the actuator D may be replaced with a damper. In this case, the damper may be a hydraulic damper that exerts a resistance against the flow of fluid such as hydraulic oil and exhibits a damping force, or an electromagnetic damper that uses an electromagnetic force to exert a damping force, and other dampers. But you can.
つづいて、ダイナミックダンパ1は、錘2と、錘2とアームAとの間に介装されるばね要素3及び減衰要素4とを備える。錘2は、ばね要素3を介してアームAに上下動可能に支持されており、錘2の質量を、ばね要素3を介してばね下部材Lに付加できるようになっている。ばね要素3は、コイルばね等のばねであり、弾性を有して圧縮量に見合った弾性力を発揮する。また、減衰要素4は、液圧式のダンパ(液圧ダンパ)であり、ばね下部材Lに対する錘2の上下動を抑制する減衰力を発揮する。
Subsequently, the dynamic damper 1 includes a
上記ダイナミックダンパ1を備えたサスペンションの振動モデルは図2に示すようになる。図2中、Mbは、ばね上部材Uの質量であるばね上質量を示し、Mwは、ばね下部材Lの質量であるばね下質量を示す。また、ばね上質量Mbとばね下質量Mwとの間に設けたACTとKsは、それぞれ、アクチュエータDと、ばね定数がKsの懸架ばねSを示す。また、ばね下質量Mwと路面との間に設けたKtは、ばね定数がKtのタイヤを示す。また、Mdは、ダイナミックダンパ1の錘2の質量である付加質量を示し、当該付加質量Mdとばね下質量Mwとの間に設けたKdとCdは、それぞれ、ダイナミックダンパ1におけるばね定数がKdのばね要素3と、減衰係数がCdの減衰要素4を示す。
A vibration model of the suspension including the dynamic damper 1 is as shown in FIG. In FIG. 2, Mb represents the sprung mass that is the mass of the sprung member U, and Mw represents the unsprung mass that is the mass of the unsprung member L. ACT and Ks provided between the sprung mass Mb and the unsprung mass Mw indicate the actuator D and the suspension spring S having a spring constant of Ks, respectively. Further, Kt provided between the unsprung mass Mw and the road surface indicates a tire having a spring constant of Kt. Md represents an additional mass that is the mass of the
そして、ダイナミックダンパ1では、制振対象であるばね下部材Lの固有振動数に合せて最適な制振効果を得られる固有振動数になるように、付加質量Md、ばね定数Kd、及び減衰係数Cdが設計されている。 In the dynamic damper 1, the additional mass Md, the spring constant Kd, and the damping coefficient are set so that the natural frequency can obtain an optimum vibration damping effect in accordance with the natural frequency of the unsprung member L that is a vibration suppression target. Cd is designed.
減衰要素4の具体的な構成の一例を図3に示す。減衰要素4は、シリンダ5と、シリンダ5内に摺動自在に挿入されるピストン6と、一端がピストン6に連結されて他端がシリンダ5外へ突出するロッド7とを有する。そして、シリンダ5がアームA(図1)に連結されるとともに、ロッド7がアームAの上側に設けた錘2(図1)に連結されている。
An example of a specific configuration of the damping
このため、ばね下部材Lに対して錘2が上方へ移動すると、ロッド7がシリンダ5から退出して減衰要素4が伸長する。反対に、ばね下部材Lに対して錘2が下方へ移動すると、ロッド7がシリンダ5内に進入して減衰要素4が収縮する。
For this reason, when the
詳細な図示を省略するが、シリンダ5は、有底筒状に形成されており、シリンダ5の筒部の開口端部には環状のロッドガイドが装着されている。当該ロッドガイドの中心部に形成された挿通孔には、ロッド7が挿通されている。当該ロッド7は、ロッドガイドによりシリンダ5の軸方向へ摺動自在に支えられている。ロッドガイドには、ロッド7の外周に摺接する環状のシールが設けられ、当該シールによりシリンダ5内が液密に塞がれる。
Although detailed illustration is omitted, the
シリンダ5の内部には、油、水、水溶液等の作動液が充填された液室Rが形成されている。当該液室Rは、ピストン6で二つの部屋に区画されている。以下、二つの部屋のうち、減衰要素4の伸長時に縮小する方の部屋を伸側室R1、減衰要素4の収縮時に縮小する方の部屋を圧側室R2とする。
Inside the
図示を省略するが、伸側室R1と圧側室R2の少なくとも一方に、リザーバ又はアキュムレータが接続されている。そして、当該構成により、シリンダ5に出入りするロッド体積分のシリンダ内容積変化を補償したり、温度変化による作動液の体積変化を補償したりできる。なお、減衰要素が両ロッド型になっていて、ロッドがピストンの両側からシリンダ外へ突出するとしてもよい。この場合には、アキュムレータ等の容積を小さくできる。
Although not shown, a reservoir or accumulator is connected to at least one of the extension side chamber R1 and the compression side chamber R2. And by the said structure, the volume change in a cylinder for the rod volume which goes in and out of the
伸側室R1と圧側室R2とを仕切るピストン6には、伸側通路6aと圧側通路6bが形成されている。図3には、伸側通路6aと圧側通路6bをそれぞれ一ずつ記載しているが、各通路の数は適宜変更できる。
An
また、ピストン6の図3中下側には、伸側バルブ60が積層されている。当該伸側バルブ60は、伸側弁座6cで囲われた伸側通路6aの出口を開閉可能に塞ぐ。その一方、ピストン6の図3中上側には、圧側バルブ61が積層されている。当該圧側バルブ61は、圧側弁座6dで囲われた圧側通路6bの出口を開閉可能に塞ぐ。
Further, an
伸側バルブ60は、複数枚積層された環状のリーフバルブを有して構成されており、伸側弁座6cに達する外径を有する。そして、伸側バルブ60は、外周側の撓みが許容された状態で、内周部をピストン6とともにロッド7の外周にナット70で固定されている。
The
伸側通路6aの入口は、圧側弁座6dの外方へ通じており、伸側室R1内の圧力は、伸側通路6aを通じて伸側バルブ60の外周部を図3中下側へ押下げる方向へ作用する。反対に、圧側室R2内の圧力は、伸側バルブ60の外周部を伸側弁座6cへ押し付ける方向に作用する。そして、伸側室R1の圧力が圧側室R2の圧力を上回り、これらの差圧が伸側バルブ60の開弁圧に達すると、伸側バルブ60の外周部が伸側弁座6cから離れて伸側バルブ60が伸側通路6aを開放する。
The inlet of the
また、圧側バルブ61は、複数枚積層された環状のリーフバルブを有して構成されており、圧側弁座6dに達する外径を有する。そして、圧側バルブ61は、外周側の撓みが許容された状態で、内周部をピストン6、伸側バルブ60とともにロッド7の外周にナット70で固定されている。
In addition, the
圧側通路6bの入口は、伸側弁座6cの外方へ通じており、圧側室R2内の圧力は、圧側通路6bを通じて圧側バルブ61の外周部を図3中上側へ押上げる方向へ作用する。反対に、伸側室R1内の圧力は、圧側バルブ61の外周部を圧側弁座6dへ押し付ける方向に作用する。そして、圧側室R2の圧力が伸側室R1の圧力を上回り、これらの差圧が圧側バルブ61の開弁圧に達すると、圧側バルブ61の外周部が圧側弁座6dから離れて圧側バルブ61が圧側通路6bを開放する。
The inlet of the
伸側弁座6cと圧側弁座6dには、それぞれ、切欠きKが設けられ、当該切欠きKによって周知のオリフィスが形成されている。このため、伸側バルブ60と圧側バルブ61が閉じた状態であっても、伸側室R1と圧側室R2は切欠きKを介して連通されている。
The extension
なお、本実施の形態において、弁座に形成した切欠きによりオリフィスを形成している。しかし、オリフィスの形成方法は適宜変更できる。例えば、伸側バルブ60、圧側バルブ61等の弁体側に切欠きを設け、当該切欠きによりオリフィスを形成してもよい。
In the present embodiment, the orifice is formed by a notch formed in the valve seat. However, the method of forming the orifice can be changed as appropriate. For example, a notch may be provided on the valve body side such as the
上記構成によれば、ロッド7がシリンダ5から退出する減衰要素4の伸長時には、伸側室R1が縮小し、当該縮小する伸側室R1の作動液が拡大する圧側室R2へ移動する。当該伸側室R1から圧側室R2へ向かう作動液の流れに対して、オリフィス又は伸側バルブ60によって抵抗が与えられる。よって、減衰要素4が伸長作動を呈すると、伸側室R1の圧力が上昇するとともに圧側室R2の圧力が下降して差圧が生じ、当該差圧がピストン6に作用して伸長作動を妨げる伸側減衰力が発生する。
According to the above configuration, when the damping
減衰要素4の伸長時において、減衰要素4のストローク速度が低いと伸側室R1と圧側室R2の差圧が大きくならない。このように、減衰要素4のストローク速度が低く、上記差圧が伸側バルブ60の開弁圧に満たない速度領域を低速域とすると、伸側のストローク速度が低速域にある場合、縮小する伸側室R1の作動液は切欠きK(オリフィス)を通って圧側室R2へ移動する。この場合の減衰要素4の減衰特性(ストローク速度に対する減衰力の特性)は、オリフィス特性となり、減衰係数の大きな特性となる(図4中実線X)。
When the damping
また、減衰要素4の伸長時において、減衰要素4のストローク速度が上昇すると、伸側室R1と圧側室R2の差圧が大きくなる。そして、当該差圧が伸側バルブ60の開弁圧に達すると、伸側バルブ60が伸側通路6aを開放する。このように、伸側バルブ60が開弁するストローク速度以上の速度領域を高速域とすると、伸側のストローク速度が高速域にある場合、縮小する伸側室R1の作動液は、伸側バルブ60と伸側弁座6cとの間にできる隙間を通って圧側室R2へ移動する。この場合の減衰要素4の減衰特性は、バルブ特性となり、減衰係数の小さな特性となる(図4中実線Y)。
Further, when the stroke speed of the damping
反対に、ロッド7がシリンダ5内に進入する減衰要素4の収縮時には、圧側室R2が縮小し、当該縮小する圧側室R2の作動液が拡大する伸側室R1へ移動する。当該圧側室R2から伸側室R1へ向かう作動液の流れに対して、オリフィス又は圧側バルブ61によって抵抗が与えられる。よって、減衰要素4が収縮作動を呈すると、圧側室R2の圧力が上昇するとともに伸側室R1の圧力が下降して差圧が生じ、当該差圧がピストン6に作用して収縮作動を妨げる圧側減衰力が発生する。
On the contrary, when the damping
減衰要素4の収縮時において、減衰要素4のストローク速度が低いと伸側室R1と圧側室R2の差圧が大きくならない。このように、減衰要素4のストローク速度が低く、上記差圧が圧側バルブ61の開弁圧に満たない速度領域を低速域とすると、圧側のストローク速度が低速域にある場合、縮小する圧側室R2の作動液は切欠きK(オリフィス)を通って伸側室R1へ移動する。この場合の減衰要素4の減衰特性は、オリフィス特性となり、減衰係数の大きな特性となる。
When the damping
また、減衰要素4の収縮時において、減衰要素4のストローク速度が上昇すると、伸側室R1と圧側室R2の差圧が大きくなる。そして、当該差圧が圧側バルブ61の開弁圧に達すると、圧側バルブ61が圧側通路6bを開放する。このように、圧側バルブ61が開弁するストローク速度以上の速度領域を高速域とすると、圧側のストローク速度が高速域にある場合、縮小する圧側室R2の作動液は、圧側バルブ61と圧側弁座6dとの間にできる隙間を通って伸側室R1へ移動する。この場合の減衰要素4の減衰特性は、バルブ特性となり、減衰係数の小さな特性となる。
Further, when the stroke speed of the damping
つまり、減衰要素4が伸縮作動を呈する場合であって、ストローク速度が低速域にある場合には、当該減衰要素4の減衰係数が高くなる。その一方、減衰要素4のストローク速度が高速域にある場合には、当該減衰要素4の減衰係数が低速域での減衰係数よりも低くなる。
That is, when the damping
また、上記減衰要素4のような液圧ダンパの場合、作動液中に溶け込んだ気体の影響により、作動液が見掛け上若干の弾性を持った液体として振る舞う。このような作動液の弾性の影響により、減衰要素4の減衰特性にヒステリシスが生じる(図5中破線)。当該液圧ダンパのヒステリシスは、減衰係数の高い領域で大きく、減衰係数の低い領域で小さい傾向を持つ。図5は、減衰係数とヒステリシスとの関係を示した説明図であり、実線は、ヒステリシスを考慮しない基準となる減衰力の特性を示し、破線は、ヒステリシスを考慮した減衰力の特性を示す。
In the case of a hydraulic damper such as the damping
ヒステリシスの大きい低速域では、当該ヒステリシスがばね成分の如く作用する。当該ヒステリシスに起因するばね成分のばね定数をKhとすると、ヒステリシスの大きい領域では、図2中破線で示すように、付加質量Mdとばね下質量Mwとの間に、見掛け上、ばね定数Khのばね要素が追加された状態となり、ダイナミックダンパ1の固有振動数が大きくなる。これに対して、ヒステリシスの小さい領域では、ばね定数Khが零に近くなるので、ダイナミックダンパ1の固有振動数が小さくなる。 In the low speed range where the hysteresis is large, the hysteresis acts like a spring component. Assuming that the spring constant of the spring component due to the hysteresis is Kh, in the region where the hysteresis is large, as shown by the broken line in FIG. The spring element is added, and the natural frequency of the dynamic damper 1 increases. On the other hand, since the spring constant Kh is close to zero in the region where the hysteresis is small, the natural frequency of the dynamic damper 1 is small.
以下、本実施の形態に係るダイナミックダンパ1の作動について説明する。 Hereinafter, the operation of the dynamic damper 1 according to the present embodiment will be described.
車両Vが凹凸のある路面を走行する等すると、車輪Wが上下に移動し、アームAが上下に揺動する。すると、ダイナミックダンパ1の錘2が同調して上下に振動し、錘2の慣性力が反力として与えられて、ばね下部材Lの上下の振動が抑制される。
When the vehicle V travels on an uneven road surface, the wheel W moves up and down, and the arm A swings up and down. Then, the
ばね下部材Lの振動時であって、ばね下部材Lの微振幅振動時には、ばね下部材Lのストローク量が微小であり、錘2の速度(ダイナミックダンパ1のストローク速度)が低い。当該錘2の速度は、減衰要素4のストローク速度に等しく、当該ストローク速度が低速域にある場合には、伸側バルブ60と圧側バルブ61が閉じた状態に維持される。
When the unsprung member L vibrates and the unsprung member L has a small amplitude vibration, the stroke amount of the unsprung member L is very small, and the speed of the weight 2 (the stroke speed of the dynamic damper 1) is low. The speed of the
このため、作動液が切欠きKを介して伸側室R1と圧側室R2との間を移動して、減衰要素4がオリフィスの抵抗に起因する減衰力を発揮する。このように減衰要素4がオリフィス特性の減衰力を発揮する場合、減衰係数が大きくなってヒステリシスが大きくなる。すると、当該ヒステリシスに起因して、ばね定数Kh(図2)が大きくなるので、ダイナミックダンパ1の固有振動数が大きくなる。
For this reason, the hydraulic fluid moves between the extension side chamber R1 and the compression side chamber R2 through the notch K, and the damping
よって、ばね下部材Lの微振幅振動時において、アームAの取付部に設けたゴムブッシュ等の影響により、ばね下部材Lの固有振動数が見掛け上大きくなったとしても、当該微振幅振動時におけるダイナミックダンパ1の固有振動数も大きくなる。このため、微振幅振動時におけるばね下部材Lの振動周波数とダイナミックダンパ1の振動周波数のずれが抑制されて、当該微振幅振動時においてもダイナミックダンパ1による充分なばね下制振効果を得られる。 Therefore, even when the natural frequency of the unsprung member L is apparently increased due to the influence of a rubber bush or the like provided at the mounting portion of the arm A during the minute amplitude vibration of the unsprung member L, As a result, the natural frequency of the dynamic damper 1 increases. For this reason, a deviation between the vibration frequency of the unsprung member L and the vibration frequency of the dynamic damper 1 during the minute amplitude vibration is suppressed, and a sufficient unsprung vibration suppression effect by the dynamic damper 1 can be obtained even during the minute amplitude vibration. .
また、ばね下部材Lの振動時であって、ばね下部材Lのストローク量が大きくなると、錘2の速度と減衰要素4のストローク速度が高くなる。そして、減衰要素4のストローク速度が高速域に達すると、伸側バルブ60又は圧側バルブ61が開き、減衰要素4が伸側バルブ60又は圧側バルブ61の抵抗に起因する減衰力を発揮する。このように減衰要素4がバルブ特性の減衰力を発揮する場合、減衰係数が小さくなってヒステリシスが小さくなる。すると、当該ヒステリシスに起因するばね定数Kh(図2)が小さくなるので、ダイナミックダンパ1の固有振動数が小さくなる。
Further, when the unsprung member L vibrates and the stroke amount of the unsprung member L increases, the speed of the
よって、ばね下部材Lの通常振動時において、ばね下部材Lの実質的な固有振動数が想定の振動数に戻った場合には、ダイナミックダンパ1の固有振動数も小さくなる。つまり、微振幅振動時におけるダイナミックダンパ1の固有振動数を大きくしても、当該固有振動数が通常振動時には小さくなるので、通常振動時におけるダイナミックダンパ1による良好なばね下制振効果が損なわれることがない。 Therefore, when the substantial natural frequency of the unsprung member L returns to the assumed frequency during normal vibration of the unsprung member L, the natural frequency of the dynamic damper 1 also decreases. That is, even if the natural frequency of the dynamic damper 1 during the small amplitude vibration is increased, the natural frequency is decreased during the normal vibration, so that a good unsprung vibration suppression effect by the dynamic damper 1 during the normal vibration is impaired. There is nothing.
以下、本実施の形態に係るダイナミックダンパ1の作用効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the dynamic damper 1 according to the present embodiment will be described.
本実施の形態において、減衰要素4は、ストローク速度が低速域にある場合(所定速度に満たない場合)、高速域にある場合(所定速度以上の場合)と比較して減衰係数が大きくなるように設定されている。そして、当該減衰係数を大きくすることで、ヒステリシスを大きくしている。減衰要素4において、ストローク速度に応じて減衰係数を切換えるのは容易であるので、ストローク速度に応じてヒステリシスを容易に大きくできる。
In the present embodiment, the damping
また、本実施の形態において、減衰要素4は、オリフィス、伸側バルブ60、及び圧側バルブ61を有し、ストローク速度が低速域にある場合にオリフィス特性の減衰力を発揮し、ストローク速度が高速域にある場合にバルブ特性の減衰力を発揮する。このため、低速域での減衰係数を高く、高速域での減衰係数を低くするのが容易である。
In the present embodiment, the damping
また、本実施の形態において、伸側バルブ60及び圧側バルブ61はリーフバルブを有して構成されている。リーフバルブは、薄い環状の板であるので、当該リーフバルブを利用すると、減衰要素4が軸方向に嵩張るのを抑制できる。さらに、減衰要素4が伸側バルブ60と圧側バルブ61を有しているので、減衰要素4の作動方向(伸長/圧縮)に応じてヒステリシスが大きくなるストローク速度をそれぞれ設定できる。
In the present embodiment, the
なお、減衰要素4の構成は、上記の限りではなく、適宜変更できる。例えば、伸側バルブ60及び圧側バルブ61をリーフバルブ以外のバルブに代えてもよい。また、減衰要素4では、オリフィス特性の減衰力からバルブ特性の減衰力に切換えることで減衰係数を変えているが、減衰係数を変えるのにこれ以外の方法を採用してもよい。また、減衰要素4では、ストローク速度が所定速度に満たない場合の減衰係数を大きくすることで、ストローク速度が所定速度に満たない場合のヒステリシスを大きくしているが、これ以外の方法を採用してもよい。
The configuration of the
また、本実施の形態に係るダイナミックダンパ1は、錘2と、車両Vのばね下部材Lと錘2との間に介装されるばね要素3と、内包する作動液の流れに抵抗を与えて錘2の振動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素4とを備える。そして、当該減衰要素4は、ストローク速度が低速域にある場合(所定速度に満たない場合)、高速域にある場合(所定速度以上の場合)と比較して作動液の弾性に起因するヒステリシスが大きくなるように設定されている。
Further, the dynamic damper 1 according to the present embodiment gives resistance to the
ばね下部材Lの微振幅振動時においては減衰要素4のストローク速度が低く、当該ストローク速度の低い領域(低速域)では、ばね定数Kh(図2)が大きくなってダイナミックダンパ1の固有振動数が大きくなる。よって、微振幅振動時におけるばね下部材Lの固有振動数がゴムブッシュ等の影響により見掛け上大きくなったとしても、これに合わせてダイナミックダンパ1の固有振動数が大きくなる。このため、ばね下部材Lの微振幅振動時においてもばね下部材Lの振動周波数とダイナミックダンパ1の振動周波数のずれが抑制されて、ダイナミックダンパ1による充分な制振効果を得られる。
During the small amplitude vibration of the unsprung member L, the stroke speed of the damping
また、減衰要素4におけるヒステリシスは、例えば、減衰係数によって変えることができ、当該減衰係数は、例えば、減衰特性をオリフィス特性からバルブ特性へ切換えることで変えられる。このため、ダイナミックダンパ1の固有振動数に前述のような振幅依存性を持たせる場合であって、ばね要素3がコイルばね、板ばね、皿ばね等のばねである場合であっても、当該ばねのばね定数を変更する特別な装置等を追加する必要がない。よって、ばね要素の構成が限定されず、ダイナミックダンパ1の構造が複雑にならないので、ダイナミックダンパ1の固有振動数に振幅依存性を持たせるのが容易である。
The hysteresis in the damping
なお、本実施の形態において、減衰要素4では、内包する作動液の流れに抵抗を与えるための絞り部材として、オリフィス、伸側バルブ60、及び圧側バルブ61を利用している。しかし、当該絞り部材の構成は、適宜変更できる。
In the present embodiment, the damping
また、本実施の形態において、ダイナミックダンパ1は、錘2がアームAの上側に配置されるように取り付けられるとともに、減衰要素4のシリンダ5がアームAに連結され、ロッド7が錘2に連結されている。よって、ダイナミックダンパ1が取り付けられた状態で、伸側室R1が上側に配置され、圧側室R2が下側に配置される。そして、錘2がばね下部材Lに対して上方へ移動すると、減衰要素4が伸長して伸側室R1が縮小し、反対に、錘2がばね下部材Lに対して下方へ移動すると、減衰要素4が収縮して圧側室R2が縮小する。
Further, in the present embodiment, the dynamic damper 1 is attached so that the
しかし、ダイナミックダンパ1の取り付け方法は、適宜変更できる。例えば、減衰要素のシリンダが錘に連結されるとともに、ロッドがアーム等のばね下部材に連結されていて、伸側室が下側に、圧側室が上側に配置されるとしてもよい。また、ダイナミックダンパの取付状態において、錘がアームの下側に設けられ、錘がばね下部材に対して下方へ移動する場合に減衰要素が伸長し、錘がばね下部材に対して上方へ移動する場合に減衰要素が収縮するようにしてもよい。 However, the method of attaching the dynamic damper 1 can be changed as appropriate. For example, the cylinder of the damping element may be connected to a weight, the rod may be connected to an unsprung member such as an arm, and the extension side chamber may be disposed on the lower side and the compression side chamber may be disposed on the upper side. When the dynamic damper is attached, the weight is provided on the lower side of the arm. When the weight moves downward with respect to the unsprung member, the damping element extends, and the weight moves upward with respect to the unsprung member. In this case, the damping element may be contracted.
また、本実施の形態において、ダイナミックダンパ1は、アームAに取り付けられている。しかし、ダイナミックダンパでばね下部材の振動を抑制できれば、ダイナミックダンパがアーム以外に取り付けられていてもよい。 In the present embodiment, the dynamic damper 1 is attached to the arm A. However, the dynamic damper may be attached to other than the arm as long as the vibration of the unsprung member can be suppressed by the dynamic damper.
そして、これらの変更は、減衰要素の構成によらず、適宜変更できる。 These changes can be appropriately changed regardless of the configuration of the attenuation element.
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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, but modifications, changes and modifications can be made without departing from the scope of the claims.
L・・・ばね下部材、V・・・車両、1・・・ダイナミックダンパ、2・・・錘、3・・・ばね要素、4・・・減衰要素
L: Unsprung member, V ... Vehicle, 1 ... Dynamic damper, 2 ... Weight, 3 ... Spring element, 4 ... Damping element
Claims (2)
車両のばね下部材と前記錘との間に介装されるばね要素と、
内包する作動液の流れに抵抗を与えて前記錘の振動を抑制する減衰力を発揮する減衰要素とを備え、
前記減衰要素は、ストローク速度が所定速度に満たない場合には、前記所定速度以上の場合と比較して、前記作動液の弾性に起因するヒステリシスが大きくなるように設定されている
ことを特徴とするダイナミックダンパ。 A weight,
A spring element interposed between the unsprung member of the vehicle and the weight;
A damping element that exerts a damping force that suppresses vibration of the weight by providing resistance to the flow of the working fluid contained therein,
The damping element is set such that when the stroke speed is less than a predetermined speed, hysteresis due to the elasticity of the hydraulic fluid is larger than that when the stroke speed is higher than the predetermined speed. Dynamic damper.
前記減衰係数を大きくすることで、前記ヒステリシスを大きくしている
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。
The damping element is set so that the damping coefficient is larger when the stroke speed is less than the predetermined speed, compared to the case where the stroke speed is equal to or higher than the predetermined speed.
The dynamic damper according to claim 1, wherein the hysteresis is increased by increasing the damping coefficient.
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| JP2016212710A JP2018069949A (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Dynamic damper |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021224177A1 (en) * | 2020-05-06 | 2021-11-11 | Hasse & Wrede Gmbh | Spring system having a wide-band insulating effect |
| CN114858380A (en) * | 2022-04-14 | 2022-08-05 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | A damped sine wave application device for mechanical environment test |
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| US12157340B2 (en) | 2020-05-06 | 2024-12-03 | Hasse & Wrede Gmbh | Spring system having a wide-band insulating effect |
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