JPH04347321A - 振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動減衰装置に係り、例
えば自動車の排気管等を吊り下げて車体への振動伝達を
遮断又は減衰するための排気管サポート装置として好適
な振動減衰装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、振動体をゴム製サポート装置
で吊り下げ、その振動体の振動を遮断又は減衰するよう
にした構造が種々採用されている。例えば、自動車にお
いては、エンジンからの排気ガスが通過する排気管を車
体に吊り下げる場合に排気管サポート装置が用いられる
。

【０００３】図６（ａ）に示すように、この排気管サポ
ート装置２１はゴム弾性体によってリング状に形成され
たサポート部材２２を備えている。サポート部材２２の
上下に相対向する部位にはそれぞれ取付孔２３，２４が
透設されており、同取付孔２３，２４に車体側ブラケッ
ト２５及び排気管側ブラケット２６が嵌入される。また
、サポート部材２２の左右に相対向する部位は弾性アー
ム部２７，２８となっており、同弾性アーム部２７，２
８によってばね系が構成されている。

【０００４】図６（ｂ）は図６（ａ）をモデル化した図
である。図中、ｋは弾性アーム部２７，２８のばね定数
、Ｆは排気管サポート装置２１を介し車体３１側へ伝わ
る力（基準伝達力）、ｘは排気管３２が上下方向に振動
する際の変位量であり、これらの間にはＦ＝ｋｘの関係
がある。ここで、排気管３２は一定変位（ｘが一定）で
振動するので、基準伝達力Ｆを低減するにはばね定数ｋ
を小さくする必要がある。しかし、このようにすると、
排気管サポート装置２１を構成するゴム弾性体が柔らか
くなって、同排気管サポート装置２１や排気管３２の耐
久性能がともに低下してしまう。

【０００５】そこで、図７（ａ）に示すように、各弾性
アーム部２７，２８の上下方向におけるほぼ中間位置に
質量体２９，３０を取付けた排気管サポート装置２１が
提案されている（実開昭６４−１１３１８号公報）。こ
れらの質量体２９，３０の質量が互いに同じ、つまり左
右対称の場合、１自由度の系が構成される。図７（ｂ）
は図７（ａ）をモデル化した図である。図中、Ｆｂ　は
排気管サポート装置２１を介し車体３１側へ伝わる力（
伝達力）、ｍは質量体２９，３０の質量であり、ｋ，ｘ
は前述した図６（ｂ）のものと同一である。この排気管
サポート装置２１の振動減衰特性は図８において特性線
Ｌ１２で示される。図８の縦軸は、前記基準伝達力Ｆに
対する伝達力Ｆｂ　の比（Ｆｂ／Ｆ）であり、デシベル
表示されている。従って、図６（ａ）の排気管サポート
装置２１の特性を図８において特性線Ｌ１１で示すと、
伝達力の比は周波数に関係なく「０」となる。また、図
８から、特性線Ｌ１２において特性線Ｌ１１よりも小さ
い部分、つまり図８の斜線部分は伝達力を低減すること
が可能な領域である。なお、ｆｂ　は伝達力Ｆｂ　を低
減することができる最も低い周波数である。

【０００６】また、前記従来公報には前記質量体２９，
３０の質量ｍを互いに異ならせた（左右非対称）技術も
開示されている。この場合の、排気管サポート装置２１
を介し車体３１側へ伝わる力を伝達力Ｆｃ　とすると、
前記基準伝達力Ｆに対する伝達力Ｆｃ　の比（Ｆｃ　／
Ｆ）と周波数との関係は、図８において特性線Ｌ１３で
表される。この場合の特性は２つのピークを有し、それ
ぞれのピーク値は前記対称の場合のピーク値よりも低く
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記質量体
２９，３０の質量ｍが左右同一（対称）である場合には
、図８から明らかなように、伝達力Ｆｂ　を高周波数域
で低減することができるものの、低周波数域ではこのよ
うな効果は見られない。そこで、低周波数域から伝達力
を低減するためには、質量体２９，３０の質量ｍを大き
くするか、弾性アーム部２７，２８のばね定数ｋを小さ
くする必要がある。すなわち、前記のように同一質量ｍ
の質量体２９，３０を弾性アーム部２７，２８に取付け
た構造における共振周波数をｆ０ｂとすると、この共振
周波数をｆ０ｂは、 　　ｆ０ｂ＝（１／２π）・（ｋ／ｍ）１／２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　……（１）で表さ
れる。また、伝達力Ｆｂ　は、ｆｂ　＝２１／２・ｆ０
ｂで表される周波数ｆｂ　以上の周波数域で低減される
。従って、この周波数ｆｂ　を低くするには、上記（１
）式において質量ｍを大きくし、ばね定数ｋを小さくす
る必要がある。しかし、このような対策は排気管系の強
度、耐久性能と背反するので、現実的には限界があった
。

【０００８】また、前記質量体２９，３０の質量ｍを左
右で異ならせても、ばね−質量−ばねからなる振動系構
成を有するために、高い方のピークの共振周波数が図８
において矢印で示すように高周波数側へ移動するだけで
、やはり伝達力Ｆｃ　を低周波数域で低減することがで
きない。従って、この場合にも振動を低減するには、前
記と同様に質量体２９，３０の質量ｍを増大したり、ば
ね定数ｋを下げたりしなければならない。

【０００９】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は排気管等の非振動体の強度や耐久
性能を損なうことなく、広範囲の周波数域にわたり最適
な防振特性を得ることが可能な振動減衰装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、振動体が取付けられる第１の取付部と、前
記第１の取付部から離間した状態で非振動体が取付けら
れる第２の取付部と、前記第１及び第２の取付部間を互
いに離間した状態で繋ぐ一対の弾性アーム部とから形成
されており、一方の弾性アーム部をばね系Ｋとするとと
もに、他方の弾性アーム部の中間部分に質量体を設けて
ばね−質量−ばね系Ｍとしている。

【００１１】

【作用】上記構成を採用したことにより、振動体からの
振動が振動減衰装置に伝わると、一方の弾性アーム部が
ばね系Ｋとして作用し、質量体を有する他方の弾性アー
ム部がばね−質量−ばね系Ｍとして作用する。そして、
これら両方の系が次のようにして前記振動体からの振動
を減衰し、同振動が非振動体に伝達するのを抑制する。

【００１２】すなわち、振動体からばね系Ｋを介し非振
動体へ伝わる力を伝達力ＦＫ　とし、振動体からばね−
質量−ばね系Ｍを介し非振動体へ伝わる力を伝達力ＦＭ
　とすると、両伝達力ＦＫ　，ＦＭ　は互いに異なった
特性となる。そして、振動体から振動減衰装置を介して
非振動体へ伝わる伝達力をＦａ　とすると、両伝達力Ｆ
Ｋ　，ＦＭ　を合成した値がこの伝達力Ｆａ　となる。

【００１３】ここで、弾性アーム部のいずれにも質量体
を設けない場合の非振動体への伝達力を基準伝達力Ｆと
すると、この基準伝達力Ｆに対する前記ばね系Ｋからの
伝達力ＦＫ　の比（ＦＫ　／Ｆ）と周波数との関係は図
３の特性線ＬＫ　で表される。また、前記基準伝達力Ｆ
に対するばね−質量−ばね系Ｍからの伝達力ＦＭ　の比
（ＦＭ　／Ｆ）と周波数との関係は図３の特性線ＬＭ　
で表される。 この特性線ＬＭ　における共振周波数ｆ０ａは、両方の
弾性アーム部に質量体を設けた場合の共振周波数よりも
低くなる。さらに、ばね系Ｋの振動の位相と周波数との
関係は図３の特性線ＮＫ　で表され、ばね−質量−ばね
系Ｍの振動の位相と周波数との関係は図３の特性線ＮＭ
　で表される。

【００１４】そして、前記両位相の特性線ＮＫ　，ＮＭ
　を考慮して前記両特性線Ｌｋ　，ＬＭ　を合成すると
、前記基準伝達力Ｆに対する振動減衰装置全体からの伝
達力Ｆａ　の比（Ｆａ　／Ｆ）と周波数との関係を示す
特性線Ｌ１が得られる。つまり、ばね−質量−ばね系Ｍ
の共振周波数ｆ０ａよりも低い周波数数域では、ばね系
Ｋの位相とばね−質量−ばね系Ｍの位相とが同じである
ため、同特性線Ｌ１は特性線Ｌｋ　に特性線ＬＭ　を加
えた特性となり、共振周波数ｆ０ａ前後で前記位相が反
転するため、特性線Ｌ１は特性線Ｌｋ　から特性線ＬＭ
　を差し引いた特性となる。これにより、特性線Ｌ１は
共振周波数ｆ０ａの前後で急激に減少する特性となる。

【００１５】このように、ばね系Ｋとばね−質量−ばね
系Ｍとの振動位相が反転し、伝達力ＦＫ　と伝達力ＦＭ
　とが相殺しあうことで、低周波数域においても、基準
伝達力Ｆに対する振動減衰装置全体からの伝達力Ｆａ　
の比（Ｆａ　／Ｆ）が減少する。その結果、振動を減衰
することが可能な最も低い周波数が、両弾性アーム部に
質量体を設けた場合よりも低くなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の振動減衰装置を自動車用排気
管サポート装置に具体化した一実施例を図１〜図５に従
って説明する。図２に示すように、この排気管サポート
装置１は、非振動体としての車体２下面から垂下する車
体側ブラケット３と、振動体としての排気管４から上方
へ突出する排気管側ブラケット５とを連結し、排気管４
を車体２に吊り下げるようになっている。

【００１７】図１（ａ）に示すように前記排気管サポー
ト装置１は、所定厚さのゴム弾性体からなる略リング状
のサポート部材６を備え、そのサポート部材６の下部は
第１の取付部７を構成し、同じく上部は第２の取付部８
を構成している。前記第１の取付部７には第１の取付孔
９が透設されており、ここに前記排気管側ブラケット５
が挿入係止される。また、前記第２の取付部８には第２
の取付孔１０が透設されており、ここに前記車体側ブラ
ケット３が挿入係止される。

【００１８】前記サポート部材６の左側部及び右側部は
、前記第１及び第２の取付部７，８を連結する弾性アー
ム部１１，１２となっており、このうち左側の弾性アー
ム部１１がばね系Ｋを構成している。また、右側の弾性
アーム部１２の上下方向における中間位置には金属片等
からなる質量体１３が埋設されており、これらはばね−
質量−ばね系Ｍを構成している。

【００１９】図１（ｂ）は図１（ａ）をモデル化した図
である。図中、ｋは弾性アーム部１１，１２のばね定数
、ｍは質量体１３の質量、ＦＫ　はばね系Ｋから車体２
への伝達力、ＦＭ　はばね−質量−ばね系Ｍから車体２
への伝達力、Ｆａ　は排気管サポート装置１から車体２
への伝達力、ｘは排気管４が上下方向に振動する際の変
位量である。なお、本実施例では静ばね定数を従来技術
と同一としている。

【００２０】前記のように構成された本実施例において
、排気管４の振動が排気管サポート装置１に伝わると、
左側の弾性アーム部１１がばね系Ｋとして作用するとと
もに、右側の弾性アーム部１２及び質量体１３がばね−
質量−ばね系Ｍとして作用する。そして、左右の弾性ア
ーム部１１，１２がそれぞれ伸縮するとともに、質量体
１３が上下方向へ変位する。これらの振動や変位により
次のようにして前記排気管４の振動が減衰され、同振動
が車体２に伝達されにくくなる。

【００２１】すなわち、前記排気管サポート装置１にお
いては、ばね系Ｋからの伝達力ＦＫ　と、ばね−質量−
ばね系Ｍからの伝達力ＦＭ　とは互いに異なった特性と
なる。そして、両伝達力ＦＫ　，ＦＭ　を合成した値が
、排気管４から排気管サポート装置１を介して車体２へ
伝わる伝達力Ｆａ　となる。ここで、弾性アーム部のい
ずれにも質量体を設けない場合（図６参照）の伝達力を
基準伝達力Ｆとすると、この基準伝達力Ｆに対する前記
ばね系Ｋからの伝達力ＦＫ　の比（ＦＫ　／Ｆ）と周波
数との関係は図３の特性線ＬＫ　で表される。このよう
に特性線Ｌｋ　が特性線Ｌ１１よりも６ｄＢだけ低くな
るのは、ばね系Ｋからの伝達力ＦＫ　が基準伝達力Ｆの
半分であるからである。

【００２２】また、前記基準伝達力Ｆに対するばね−質
量−ばね系Ｍからの伝達力ＦＭ　の比（ＦＭ　／Ｆ）と
周波数との関係は図３の特性線ＬＭ　で表される。この
特性線ＬＭ　における共振周波数ｆ０ａは前記特性線Ｌ
１２における共振周波数ｆ０ｂ（図８参照）よりも低く
なる。これは次の理由による。つまり、図７（ｂ）の排
気管サポート装置２１における質量体２９，３０の合計
の質量と、図１（ｂ）の排気管サポート装置１における
質量体１３の質量とを同一とした場合、図１（ｂ）にお
けるばね−質量−ばね系Ｍの質量体１３の質量は図７（
ｂ）における右側の質量体３０の質量の２倍となる。そ
のため、前述した共振周波数ｆ０ｂを算出する（１）式
における質量ｍを２倍にすると、ばね−質量−ばね系Ｍ
の共振周波数ｆ０ａは前記共振周波数ｆ０ｂよりも低く
なる。

【００２３】さらに、ばね系Ｋの振動の位相と周波数と
の関係は図３の特性線ＮＫ　で表され、ばね−質量−ば
ね系Ｍの振動の位相と周波数との関係は図３の特性線Ｎ
Ｍ　で表される。ばね系Ｋの位相は周波数に関係なく一
定である。この位相を基準（０°）とすると、ばね−質
量−ばね系Ｍの位相は、前記共振周波数ｆ０ａよりも低
い周波数域ではばね系Ｋの位相と同一（０°）である。 また、ばね−質量−ばね系Ｍの位相は、共振周波数ｆ０
ａ前後の周波数域で、それよりも低周波数域での０°か
ら１８０°反転する。

【００２４】そして、前記両振動位相の特性線ＮＫ　，
ＮＭ　を考慮して前記両特性線Ｌｋ　，ＬＭ　を合成す
ると、基準伝達力Ｆに対する排気管サポート装置１から
の伝達力Ｆａ　の比（Ｆａ　／Ｆ）と周波数との関係を
示す特性線Ｌ１になる。つまり、共振周波数ｆ０ａより
も低い周波数域では両位相が同じであるため、特性線Ｌ
１は特性線Ｌｋ　に特性線ＬＭ　を加えた値となり、共
振周波数ｆ０ａ前後では位相が反転するため、特性線Ｌ
１は特性線Ｌｋ　から特性線ＬＭ　を差し引いた値とな
る。これにより、特性線Ｌ１は低周波数域では０ｄＢで
あり、共振周波数ｆ０ａに近づく程増加し、共振周波数
ｆ０ａ前後で急激に減少する。 なお、共振周波数ｆ０ａよりも所定値以上高い周波数域
では両特性線Ｌｋ　，ＬＭ　のレベル差が大きくなる（
特性線ＬＭ　のレベルが小さくなる）ために、特性線Ｌ
１は位相反転の影響がなくなって特性線Ｌｋ　に近づく
。

【００２５】このように、本実施例では左右の弾性アー
ム部１１，１２のうち左側の弾性アーム部１１によって
ばね系Ｋを構成するとともに、右側の弾性アーム部１２
に質量体１３を設けてばね−質量−ばね系Ｍを構成した
ので、ばね系Ｋとばね−質量−ばね系Ｍとの振動位相が
共振周波数ｆ０ａ前後で反転し、伝達力ＦＫ　と伝達力
ＦＭ　とが相殺しあうことで、伝達力の比（Ｆａ　／Ｆ
）が低い周波数域でも減少する。これにより、図４に示
すように、振動を減衰することが可能な最も低い周波数
ｆａ　が、両弾性アーム部２７，２８に質量体２９，３
０を設けた場合（図７参照）の周波数ｆｂ　よりも低く
なる。 その結果、質量体１３の質量ｍを大きくしたり、弾性ア
ーム部１１，１２のばね定数ｋを小さくすることなく、
低周波数域から伝達力を低減することが可能となる。従
って、本実施例では排気管４の強度や耐久性能を損なう
ことなく広範囲の周波数域にわたり最適な防振特性を得
ることができる。

【００２６】また、図５は本実施例の排気管サポート装
置１の効果を確認するためのグラフであり、縦軸は減衰
できる最も低い周波数を示している。比較例は、左右の
弾性アーム部の両方に質量体を設けた場合である。この
図からも明らかなように、本実施例では小さな質量ｍで
低周波数域から振動を減衰することができる。なお、本
発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、例
えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意
に変更してもよい。 （１）前記実施例における質量体１３の形状、材質等を
適宜変更してもよい。 （２）弾性アーム部１２に対する質量体１３の取付位置
は同弾性アーム部１２の中間位置から若干ずれていても
よい。 （３）本発明は排気管サポート装置以外にも、振動体を
非振動体に支持するための種々の振動減衰装置に適用で
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の振動減衰装
置は、一方の弾性アーム部をばね系とするとともに、他
方の弾性アーム部の中間部分に質量体を設けてばね−質
量−ばね系としたので、振動体等の強度や耐久性能を損
なうことなく、広範囲の周波数域にわたり最適な防振特
性を得ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動減衰装置を自動車用排気管サポー
ト装置に具体化した一実施例を示し、（ａ）は排気管サ
ポート装置の一部を破断して示す正面図、（ｂ）は排気
管サポート装置をモデル化した図である。

【図２】一実施例の排気管サポート装置によって排気管
を車体に支持した状態の側面図である。

【図３】一実施例の排気管サポート装置を用いた場合の
周波数と伝達力の比との関係、及び周波数と位相との関
係を示すグラフである。

【図４】一実施例の排気管サポート装置を用いた場合の
周波数と伝達力の比との関係を示すグラフである。

【図５】質量体の質量と周波数との関係を示すグラフで
ある。

【図６】（ａ）は従来の排気管サポート装置の正面図、
（ｂ）は同じく排気管サポート装置をモデル化した図で
ある。

【図７】（ａ）は従来の排気管サポート装置の一部を破
断して示す正面図、（ｂ）は同じく排気管サポート装置
をモデル化した図である。

【図８】従来の排気管サポート装置を用いた場合の周波
数と伝達力の比との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２…非振動体としての車体、４…振動体としての排気管
、７…第１の取付部、８…第２の取付部、１１，１２…
弾性アーム部、１３…質量体、Ｋ…ばね系、Ｍ…ばね−
質量−ばね系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動体が取付けられる第１の取付部と
   、前記第１の取付部から離間した状態で非振動体が取付
   けられる第２の取付部と、前記第１及び第２の取付部間
   を互いに離間した状態で繋ぐ一対の弾性アーム部とから
   形成されており、一方の弾性アーム部をばね系とすると
   ともに、他方の弾性アーム部の中間部分に質量体を設け
   てばね−質量−ばね系としたことを特徴とする振動減衰
   装置。