JP5407823B2 - 振動抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体の振動を抑制する振動抑制装置に関する。特に、物体の振動エネルギーを摩擦熱エネルギーに変換することによりその振動を抑制する振動抑制装置に関する。

従来より、振動を抑制すべき制振対象物にケーブルやワイヤ等の線状部材を取付けて、その振動エネルギーを線状部材に吸収させることで制振対象物の振動を抑制する技術が提案されている。

例えば特許文献１〜３には、制振対象物としてのトランスミッションケースのボス部に線状部材を固定した振動抑制装置が開示されている。

この振動抑制装置では、トランスミッションケースが振動すると、その振動が線状部材に伝達され、線状部材内の素線同士が擦れ合って振動エネルギーが摩擦熱エネルギーに変換される。この結果、トランスミッションケースの振動が抑制される。

特開２００８−２４８９７８号公報 特開２００９−９２２０１号公報 特開２００８−１５７４２９号公報

本発明は、制振対象物に対して固定した線状部材により振動エネルギーを熱エネルギーに変換することで当該制振対象物の振動を抑制する振動抑制装置において、簡易な構造改良によって更に振動抑制効果を高めることを可能とする振動抑制装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するための手段として、本発明の振動抑制装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明の振動抑制装置は互いに接触した状態で相対変位可能に保持された複数の素線と、前記複数の素線を保持するとともにその複数の素線の周囲を被覆した被覆部材とを有し、これら複数の素線および被覆部材の一部が制振対象物に対して固定された線状部材を備えるものを前提としている。そして、前記線状部材の制振対象物に対して固定された部分（以下「固定部」ともいう。）の近傍に塑性変形により屈曲された塑性屈曲部が形成されていることを特徴とするものである。

かかる構成を備える振動抑制装置においては、制振対象物の振動が線状部材に伝達すると、線状部材は固定部を節とした振動を形成する。このとき、線状部材内で振動エネルギーが摩擦熱エネルギーに変換されるが、線状部材の塑性屈曲部には、塑性変形時に生じた圧縮力が残留しており、この圧縮力が複数の素線間の摩擦力や、素線と被覆部材との間での摩擦力を高めるように作用する。この結果、振動エネルギーから摩擦熱エネルギーへの変換が効率良く行われるようになり、制振対象物の振動抑制効果が向上する。

また、前記塑性屈曲部は、線状部材の主たる振動方向に屈曲されたものであることことが望ましい。

かかる構成を備える振動抑制装置によれば、塑性屈曲部内の圧縮力が、振動時に、長手方向へ比較的大きく相対変位する素線同士（塑性屈曲部の内側の素線と外側の素線）、を互いに押さえつける力として作用するので、振動エネルギーから摩擦熱エネルギーへの変換が更に効率良く行われるようになり、制振対象物の振動抑制効果が更に向上する。

また、前記塑性屈曲部の屈曲角度は３０°〜６０°の範囲にあることが望ましい。

すなわち、制振対象物の振動抑制効果は、塑性屈曲部の屈曲角度が３０°〜６０°の範囲で比較的高くなる。

本発明の振動抑制装置によれば、簡易な構造改良によって制振対象物の振動抑制効果を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る振動抑制装置および制振対象物であるトランスミッションケースの壁体を示す図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態に係る振動抑制装置における効果確認試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る振動抑制装置および制振対象物を示す図である。本実施形態では、車両に搭載されるトランスミッションケースの壁体１を制振対象物の一例として挙げる。

振動抑制装置は、線状部材３、固定手段２などで構成されている。線状部材３の基端部３３は、トランスミッションケースの壁体１に対して固定手段２によって固定されている。

−線状部材−
線状部材３は、図２に示すように、互いに接触した複数の素線３１と、この複数の素線３１の周囲を被覆する被覆部材３２とからなる。この線状部材３は、トランスミッションケースの壁体１から伝播する振動エネルギーを熱エネルギーに変換する。素線３１としては、例えば、多数の金属製線材が束ねられ若しくは縒られたものが使用される。素線３１同士は、線状部材３の振動時に、長手方向に接触した状態で相対変位可能となっている。被覆部材３２としては、例えば、ビニールやポリエチレン等の樹脂材が使用される。被覆部材３２は、線状部材３の振動時に、素線３１に対して長手方向に変位可能となっている。

上記線状部材３は、その基端部３３の近傍に、塑性変形により屈曲された塑性屈曲部３４を有している。塑性屈曲部３４は、線状部材３の主たる振動方向（最も振幅の大きい振動方向）に屈曲している。図１の例では、線状部材３の主たる振動方向は、振動抑制装置が設置されたトランスミッションケースの壁体１（壁面）の主たる振動方向、つまり、壁体１（壁面）に対して直交する方向（矢印Ｐに示す方向）となる。

図２（ｂ）に示すように、線状部材３の塑性屈曲部３４は、塑性変形により屈曲されたことで、同図の矢印Ｑに示す方向に圧縮されて断面が扁平化し、その圧縮力が塑性屈曲部３４に残留している。

上記塑性屈曲部３４の長手方向両側の基端側直線部３５および先端側直線部３６は、互いに一定角度αを成している。この角度αは、塑性屈曲部３４の屈曲角度である。この屈曲角度αは、後述する理由により、３０°〜６０°の範囲内であることが望ましい。

−固定手段−
上記固定手段２は、線状部材３の基端部３３をトランスミッションケースの壁体１から所定寸法Ｌ２だけ離れた位置で固定している。固定手段２は、例えば図示するように、トランスミッションケースの壁体１に固設されたボス部２１と、リード線などを配線する際に使用される圧着端子２２と、この圧着端子２２をボス部２１に螺着するボルト２３とで構成されている。

圧着端子２２は、円筒状の胴部２２１と、この胴部２２１の一端に形成された環状板部２２２とを有している。胴部２２１には、線状部材３（素線３１および被覆部材３２）の基端部３３が挿入され圧着されている。環状板部２２２は、ボルト２３にて、ボス部２１に固定されている。

また、圧着端子２２は、線状部材３の塑性屈曲部３４の屈曲方向と逆方向に屈曲した屈曲部２２３を有している。

図１に示すように、線状部材３を固定するトランスミッションケースの壁体１の表面が概ね平坦である場合、次の数式を満たすことが望ましい。

但し、βはトランスミッションケースの壁体１の表面１１（または圧着端子２２の環状板部２２２の裏面）と、線状部材３の基端側直線部３５との成す角度であり、Ｌ１は線状部材３の塑性屈曲部３４と先端側直線部３６の境界から線状部材３の先端までの長さであり、ｄは上記境界の最も壁体１に近い位置から同壁体１の表面１１までの距離である。

この数式は、先端側直線部３６が塑性屈曲部３４よりもトランスミッションケースの壁体１側に配置され、かつ、壁体１に当たらない位置に配置されることを意味している。このように配置することで、振動抑制装置の設置スペースを概ね最小限にしつつ線状部材３の振動スペースを確保することができる。

なお、線状部材３の仕様（長さ、線径、質量等）は、線状部材３の共振周波数と、トランスミッションケースの壁体１の抑制すべき振動周波数（共振周波数）とが概ね一致するように設定される。線状部材３の共振周波数またはこれに近い周波数ｆは、次の数式を利用して求めることができる。この数式は一般的な片持ち梁の曲げ振動の計算式である。

但し、λは振動モードによって決まる係数、Ｅは線状部材３の縦弾性係数、Ｉは線状部材３の断面２次モーメント、ρは線状部材３の平均密度、Ａは線状部材３の断面積である。

−作用−
つぎに、本実施形態に係る振動抑制装置の作用について説明する。トランスミッションケースの壁体１が矢印Ｐに示す方向に振動すると、その振動は、ボス部２１および圧着端子２２を介して線状部材３に伝達する。すると、線状部材３は基端部３３を節とした振動を行う。そして、線状部材４内の素線３１同士や、素線３１と被覆部材３２との間で長手方向に相対変位が生じ、互いに擦れ合うことで振動エネルギーが摩擦熱エネルギーに変換される。

このとき、線状部材４の塑性屈曲部３４には、図２（ｂ）に基づいて説明したように、矢印Ｑ方向の圧縮力が残留していることから、複数の素線３１同士の摩擦力や、素線３１と被覆部材３２との間での摩擦力が比較的大きくなる。また、塑性屈曲部３４の屈曲方向が線状部材３の主たる振動方向と一致していることから、上記圧縮力は、長手方向への相対変位量が比較的大きな素線同士、つまり、塑性屈曲部３４の内側の素線と外側の素線を互いに押さえつける力として作用する。その結果、振動エネルギーから摩擦熱エネルギーへの変換が効率良く行われるようになり、塑性屈曲部３４を有しない場合と比較して、制振対象物の振動抑制効果が向上する。

また、塑性屈曲部３４が振動の節となる線状部材３の基端部３３の近傍に設けられていることも、上記エネルギーの変換効率の向上に寄与している。すなわち、振動の節の近傍では、素線３１同士、素線３１と被覆部材３２との間での長手方向への相対変位量が比較的大きいことから、振動の節の近傍以外の場所に塑性屈曲部を設けた場合と比較して、上記エネルギーの変換効率は高くなる。

−効果確認試験−
図３は、本発明の実施の形態に係る振動抑制装置における効果確認試験の結果を示している。グラフの縦軸はトランスミッションケースの壁体１の振動レベルを示し、グラフの横軸は塑性屈曲部３４の屈曲角度αを示している。トランスミッションケースの壁体１の振動レベルは、トランスミッションケースを一定強さのハンマリングによって加振し、ボス部２１の近傍に取付けた加速度センサ５の出力値に基づいて取得している。線状部材３としては、外径３．８ｍｍ、長さＬ１＝７２、質量２．７のものを使用している。

図３の試験結果が示すように、トランスミッションケースの壁体１の振動レベルは、線状部材３の塑性屈曲部３４の屈曲角度αが３０°〜６０°のとき比較的低くなり、振動抑制効果が顕著に認められる。特に、屈曲角度α＝４０°のときに最も高い振動抑制効果が得られる。

本発明は、例えば、トランスミッションケースの振動を抑制する振動抑制装置に適用可能である。

α 塑性屈曲部の屈曲角度
１ トランスミッションケースの壁体（制振対象物）
２ 固定手段
３ 線状部材
３１ 素線
３２ 被覆部材
３３ 基端部
３４ 塑性屈曲部

Claims (3)

1. 互いに接触した状態で相対変位可能に保持された複数の素線と、前記複数の素線を保持するとともにその複数の素線の周囲を被覆した被覆部材とを有し、これら複数の素線および被覆部材の一部が制振対象物に対して固定された線状部材を備える振動抑制装置において、
   前記線状部材の制振対象物に対して固定された部分の近傍に塑性変形により屈曲された塑性屈曲部が形成されていることを特徴とする振動抑制装置。
2. 請求項１に記載の振動抑制装置において、
   前記塑性屈曲部は、線状部材の主たる振動方向に屈曲されたものであることを特徴とする振動抑制装置。
3. 請求項２に記載の振動抑制装置において、
   前記塑性屈曲部の屈曲角度が３０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする振動抑制装置。

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