动态特性测定装置

技术领域

本发明涉及一种动态特性测定装置，尤其涉及测定汽车用等的防振橡胶的动态特性的动态特性测定装置。

背景技术

防振橡胶的动态特性是决定汽车等的防振性、乘坐舒适性、操纵稳定性、运动性能、隔音、节能性的重要因素，管理该动态特性对于防振橡胶制造商自不必说，对于汽车制造商也是重要的。由于防振橡胶的动态特性被频率、环境温度、振幅、预加载等影响，所以为了进行高精度的测量，需要高度的设计技术、测量技术以及信号处理技术。

关于防振橡胶的动态性质，以汽车用防振橡胶为中心，需求产品的动态性能的改善、管理水准的提高的要求强烈，从而例如如SRIS3503(日本橡胶协会标准规格)所规定，将试验方法标准化。此外，此处所说的动态性质是指储能弹簧常数、损失弹簧常数、绝对弹簧常数、衰减系数、损失系数以及相位角的总称。

在专利文献1中记载有一种动态特性试验装置，其构成为，在基部件与经由弹性体载置于基部件的支撑部件之间串联地设置激振器、测试件以及载荷检测器，并由激振器对测试件施加动载荷，以由经由弹性体支撑于基部件的支撑部件的一侧的质量和弹性体的弹簧常数决定的共振频率充分比激振器的激振频率小的方式设定支撑部件的一侧的质量和弹性体的弹簧常数。

并且，在专利文献2中记载有一种防振橡胶的动态特性测定装置，在对防振橡胶等的试验片施加反复载荷并由测力传感器进行动态特性测定的测定装置中，使用并列地配置有三个以上的压电元件的压电元件型测力传感器作为测力传感器。

再者，在专利文献3中记载有一种动态特性测定装置，其构成为，由经由弹性体固定于基座的第一支撑部件和第二支撑部件在振动方向上夹持防振橡胶，第一支撑部件配设于激振侧的相反侧，并具有不受激振的影响的充足的质量，在第一支撑部件及第二支撑部件中的一方接近另一方的方向上，由按压装置从弹性体的外侧经由弹性体对防振橡胶施加恒定的载荷，并由激振器从外部对防振橡胶进行激振。

另一方面，近年来，除了现有的使用汽油发动机的车辆之外，利用电动马达的旋转力的混合动力型的车辆以及电动汽车也迅速普及。这样的电动马达的振动区域超过现有的往复式发动机的振动区域的1.5kHz左右，达到直至5kHz的高频区域。尤其为了分析给驾驶员、乘员带来不适感的噪声、振动、声振粗造度(NVH)等要因，关于用于搭载有这样的电动马达的车辆的防振橡胶，测定直至3kHz的高频区域的动态振动特性数据的必要性也变高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭61-22251号公报

专利文献2：日本特开昭64-13434号公报

专利文献3：日本特开2007-271268号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1及2所记载的现有的动态特性测定装置中，由于在其构造上激振频率的上限为1.5kHz左右，所以无法应对上述的高频区域的振动。

并且，在专利文献3中，虽然记载有为了应对高频而搭载有能够施加直至5kHz左右的振动的激振器以及施加利用按压装置得到的恒定载荷的机构的动态特性测定装置，但没有记载是否能够在高频下高精度地测量。

也就是说，在高频振动区域的动态特性的测定中，若不使帧的共振点比测量频率范围高，则存在难以在该频率左右的范围内进行准确的测定的问题。并且，尤其在汽车用防振橡胶等中，需要假定实车状态并在施加有高负荷(预加载)的状态下测定动态特性，但在这样的施加有预加载的状态下，在负荷检测器的测量中需要增大测量范围，难以进行在高频下测量较小的动载荷的问题。并且，在高频振动区域，需要与频率的平方成比例的较高的激振能力和振幅，但若为了使电动激振机高速地工作而减轻重量，则共振频率变低，激振能力降低，也有难以得到所需的激振振幅的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种动态特性测定装置，其即使在直至3kHz的高频振动区域，也能够排除帧的共振频率的影响，在施加有预加载的状态下能够测量较小的动载荷，进而使被试验体的激振水平上升，从而能够准确地测定高频振动区域的防振橡胶等的动态振动特性。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的动态特性测定装置具备：基部；支撑部，其以能够通过弹性体成为浮动状态的方式载置于上述基部的上部；电动激振器，其设于安装在上述基部与上述支撑部之间的被试验体的上述基部的一侧，对上述被试验体施加振动；以及动载荷测量器，其设于上述被试验体的上述支撑部的一侧，对施加给上述被试验体的动载荷进行测量，上述动态特性测定装置的特征在于，使上述支撑部的形状为共振频率为3kHz以上的形状。

并且，上述动态特性测定装置也可以还具备静载荷测量器，该静载荷测量器安装于上述电动激振器，对施加给上述被试验体的静载荷进行测量。

并且，上述静载荷测量器也可以安装于共振夹具，该共振夹具安装于上述电动激振器。

并且，也可以在上述动载荷测量器安装有除去上述支撑部的动载荷的影响的加速度计。

并且，也可以在上述电动激振器安装有测定上述电动激振器的位置的位置传感器，基于该位置传感器的位移信号，通过反馈控制来控制上述电动激振器的位移。

并且，也可以从上述电动激振器的一侧对上述被试验体施加预加载。

另外，上述预加载也可以与上述电动激振器以及设于上述电动激振器的一侧的空气一起施加。

发明的效果如下。

根据本发明，能够提供一种动态特性测定装置，其即使在直至3kHz的高频振动区域，也能够排除帧的共振频率的影响，在施加有预加载的状态下能够测量较小的动载荷，进而使被试验体的激振水平上升，从而能够准确地测定高频振动区域的防振橡胶等的动态振动特性。

附图说明

图1是示出本发明的动态特性测定装置的一例的立体图。

图2的(a)是从正面示出图1所示的动态特性测定装置的局部剖视图，图2的(b)是放大地示出图2的(a)所示的IIb部分的剖视图。

图3是示出将图2的(a)所示的动态特性测定装置的支柱伸长后的状态的侧视图。

图4是示出兼作图1至图3所示的动态特性测定装置的静负荷测量部的共振夹具的剖视图。

图5的(a)是示出在现有的电动激振器振动台安装有刚性夹具的状态的示意图，图5的(b)是示出在电动激振器振动台安装有共振夹具的状态的示意图，图5的(c)是比较并示出安装有刚性夹具或共振夹具的状态下的频率特性的图。

图6是应用于图1至图3所示的动态特性测定装置的控制系统的系统框图。

图7的(a)是示出现有的电动激振器振动台的开环控制的框图，图7的(b)是示出电动激振器振动台的基于闭环的反馈控制的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

此外，以下的说明中的上下的概念例如与图2的(a)中的上下对应，示出各部件的相对的位置关系，并不示出绝对的位置关系。

图1是示出本发明的动态特性测定装置的一例100的立体图，图2的(a)是从正面示出图1所示的动态特性测定装置100的局部剖视图，图2的(b)是放大地示出图2的(a)所示的IIb部分的剖视图，图3是示出将图2的(a)所示的动态特性测定装置100的支柱伸长后的状态的侧视图。

图1至图3中，动态特性测定装置100例如是对按照SRIS3503(日本橡胶协会标准规格)标准化后的汽车用等的防振橡胶的动态性质进行测定的测定装置。此外，此处所说的动态性质是指储能弹簧常数、损失弹簧常数、绝对弹簧常数、衰减系数、损失系数以及相位角的总称。

动态特性测定装置100具备：基部110；支撑部120，其以能够通过下述的空气弹簧122等弹性体成为浮动状态的方式载置于基部110的上部；以及测定部130，其配置于基部110与支撑部120之间。

基部110具备腿部111、空气弹簧112、电动激振器113以及基座架台部114。

腿部111配置于图2的(a)所示的与下侧的地面接触的位置，将动态特性测定装置100固定于地面。此外，此处，利用四根腿部111将动态特性测定装置100固定于地面，但由于如在下文中说明那样利用主体部空气弹簧112进行安装，所以能够防止振动的传递，因而只要是能够承受地震等外部要因的安装部即可，并不限定于此。

此处，在四根腿部111与动态特性测定装置100的主体部之间配置有四个空气弹簧112。四个空气弹簧112是为了防止正在振动试验中在地面与动态特性测定装置100之间传递振动而设置的。

电动激振器113安装于动态特性测定装置100的基座架台部114，与下述的控制系统200连接，驱动下述的电动激振器振动台132。基座架台部114与电动激振器113合在一起，具有充分的质量，并与上述空气弹簧112配合，起到防止振动传递的作用。

支撑部120具备支柱121、空气弹簧122、紧固器123、十字头124以及中间平台125。

支柱121配置于基部110的上部，以能够将十字头124载置于上部的方式此处配置有四根，并与中间平台125连接。此外，在动态特性测定装置100中，如图3所示，也能够使支柱121伸长。这样，通过使支柱121能够伸长，能够在测定部130中收纳恒温槽并进行测定，并且能够测定尺寸较大的被试验体131。

空气弹簧122是载置于中间平台125的上部的弹性体。通过设置空气弹簧122，在载置于空气弹簧122的上部的十字头124与基部110之间，在高频振动状态等下，能够构成共振等振动的传递被切断的浮动状态。此外，在动态特性测定装置100中，如图1所示，设置有八个空气弹簧122，但并不限定于此，只要能够构成浮动状态即可，也可以设为其它个数的空气弹簧122。

紧固器123由液压、气压等驱动，为了将十字头124固定于中间平台125并解除浮动状态而设置。此外，在解除浮动状态的情况下，可以考虑将基座架台部114、支柱121、中间平台125、十字头124刚性地连结，具有较高的刚性，测量被试验体的静态弹簧常数、以约100～150Hz以下的低振动频率进行测定的情况等。并且，如图1所示，此处紧固器123设置于四处，但只要能够解除浮动状态并具有充分的结合刚性，则不限定于这一设置数量。

十字头124以能够通过空气弹簧122成为浮动状态的方式载置于基部110的上部。混合动力型的车辆以及电动汽车的电动马达的振动区域达到超过作为现有的往复式发动机的振动区域的1.5kHz的高频区域。此处，在直至3kHz的高频振动区域进行测定，但在该情况下，若十字头124的固有共振频率较低，则在测定时十字头124会共振。无法进行准确的测定。因此，需要使十字头124的共振频率为比进行测量的测定区域高的频率。

在本发明的动态特性测定装置100中，为了提高十字头124的共振频率，使十字头124为具有充足的重量(1500kg以上)的形状，并且使其形状为接近圆筒的形状，进而成为厚度与直径之比(图2的(a)中的H/D)为接近1的值(0.7～1.3)的形状。

首先，关于十字头124的重量，若过轻，则无法将测定部130的振动切尽，相反若过重，则无法提高共振频率，因而需要一定程度的重量。并且，关于形状，振动存在纵向振动、弯曲振动、振摆振动等多个模式，若增大厚度和直径中的任一个，则引起任一个振动模式的共振的可能性变高。因此，通过将厚度与直径之比设为接近1的值，能够使平均的共振频率上升。

测定的结果是，通过成为上述的形状，能够使十字头124的共振频率为4kHz左右。并且，通过将这样的十字头124用于动态特性测定装置100，能够排除十字头124的共振频率的影响，从而能够在直至3kHz的高频区域进行测定。

测定部130具备被试验体131、电动激振器振动台132、加载垫圈133、加速度计134、应变计135、共振夹具136、位置传感器137、以及加载垫圈安装块138。

在本发明的动态特性测定装置100中，被试验体131是汽车用等防振橡胶。其中，作为防振橡胶，包括带质量的防振橡胶、封入液体的防振橡胶等包含相位要素的防振橡胶。被试验体131被夹持在电动激振器振动台132与加载垫圈133之间进行测定。

电动激振器振动台132设置于电动激振器113的上部，由下述的控制系统200控制。虽然省略了图示，但在电动激振器振动台132直接连结有振动板132a和线圈部132b，并在其周围配置有直流的磁场，通过对该线圈施加电流来驱动电动激振器振动台132。此外，此处，电动激振器113的振动频率区域直至3kHz，但并不特别限定于直至3kHz，只要为3kHz以上即可。

加载垫圈133经由加载垫圈安装块138安装于被试验体131的与电动激振器113相反一侧的十字头124。加载垫圈133是高刚性的压电元件，响应速度角快，测量阈值(threshold)较小，因而此处，构成对施加给被试验体131的动载荷进行测量的动载荷测量器。此外，如图2的(b)所示，载荷垫圈133并列设置四个，取其平均，但并不限定于此。

如图2的(b)所示，加速度计134安装于加载垫圈133的安装被试验体131的一侧的凸缘，为了在十字头124振动了的情况下，根据测定出的加速度来计算其动载荷，除去其影响，从而准确地测定被试验体131而设置。因此，在能够忽视十字头124的振动对测量精度的影响的情况下，不需要进行加速度计134的测定。

兼作静负荷测量部的共振夹具136安装于电动激振器振动台132的被试验体131的一侧。此处，使用图4至图5的(c)对兼作静负荷测量部的共振夹具136进行说明。

图4是示出图1至图3所示的动态特性测定装置100的兼作静负荷测量部的共振夹具136的剖视图，图5的(a)是示出在现有的电动振动器振动台132安装有刚性夹具536的状态的示意图，图5的(b)是示出在电动振动器振动台132安装有共振夹具136的状态的示意图，图5的(c)是比较并示出安装有刚性夹具536或共振夹具136的状态下的频率特性的图。

如图4所示，构成静负荷测量部的应变计135此处在圆筒形状的共振夹具136的内部圆周上等分配地安装多个，能够测量轴向的负荷。此外，在共振夹具136的上部设有用于安装被试验体131的刚性块136a。应变计135是以测量静态的预加载为目的而设置的，在平均化处理、滤波处理中，不会受到块136a等质量引起的来自加速度的动载荷的影响。并且，也可以没有高响应性。该静负荷测量夹具如在下文中说明还兼具共振夹具的功能，但并不限定于此。

在汽车用防振橡胶等中，需要假定实车状态，并在施加有高负荷(预加载)的状态下测定动态特性，但在施加有这样的预加载的状态下，在动载荷的测量中需要增大测量范围，在高频下，被试验体的位移变小，载荷也变小，存在难以测量载荷的问题。并且，防振橡胶的性能不呈线性，难以预测。因此，在本发明中，新设置应变计135作为静载荷测量器，在加载垫圈133仅测量动载荷，减小图6所示的框线图中的电荷放大器212的测量范围，由此提高S/N比，能够精密地测定动载荷。

如图4所示，共振夹具136是安装于电动激振器振动台132的圆筒形状的部件。通过使共振夹具136为圆筒形状，能够使其具有任意的共振频率。如图5的(a)所示，在现有技术的电动激振器振动台132中，在振动板132a与线圈部132b之间具有共振点，若经过共振点，则激振能力与频率的平方成比例地降低。而且，在安装有刚性夹具536的情况下，共振点进一步降低，如图5的(c)所示，激振能力降低，无法得到需要的激振振幅。作为用于减少该共振的影响的一种方法，考虑提高电动激振器振动台132的共振点，但根据需要的激振力、行程来大致决定大小，因而在构造上难以大幅度地变更共振点。另一种方法是提高激振力的方法，即使降低激振能力也能够满足需要的激振力，但在该情况下，会导致装置的整体尺寸的增大和成本上升。

相对于此，如图5的(b)所示，在电动激振器振动台132安装有共振夹具136的情况下，能够使共振夹具136具有任意的共振频率，因而如图5的(c)所示，能够在电动激振器振动台132的共振点引起的激振能力降低的频带中提高振幅水平。此外，此处，作为本发明的动态特性测定装置100的测定频带的3kHz左右的振幅水平提高，但并不限定于此。此外，在图5的(a)及图5的(b)中，电动激振器振动台132也能够理解为由振动板132a和线圈部132b构成，这种情况下，能够理解为与圆筒形状的共振夹具136一起构成二自由度共振系统。在该情况下，也能够在任意的频带中提高振幅水平。

返回到图1至图3，对设于测定部130的位置传感器137进行说明。

位置传感器137安装于电动激振器振动台132，测定该电动激振器振动台132的位置。此处，使用图7的(a)及图7的(b)对电动振动器振动台132及位置传感器137进行说明。

图7的(a)是示出现有的电动激振器振动台732的开环控制的框图，图7的(b)是示出电动激振器振动台132的基于闭环的反馈控制的框图。

图7的(a)中，在现有的基于开环控制的电动激振器振动台732中，所输入的指令值是加速度，将其放大，驱动电动激振器振动台732，输出值同样为加速度。在该情况下，由于使用加速度作为信号值，所以不适合下述的反馈控制，无法进行电动激振器振动台732的准确的位置的控制。

相对于此，在本发明的动态特性测定装置100中，如图7的(b)所示，使用位置传感器137，测定电动激振器振动台132的位置，将该位移信号用作信号值。由此，PID控制部能够对电动激振器振动台132进行基于闭环的反馈控制，从而能够进行电动激振器振动台132的准确的位置的控制。利用该位置控制功能，能够测量被试验体的静态弹簧常数。

图6是应用于图1至图3所示的动态特性测定装置100的控制系统200的系统框图。

图6中，控制系统200主要具备主控制装置210和功率放大器箱体230等。

主控制装置210经由起动器222而与电源221连接，并经由操作线216而与动态特性测定装置100连接，进行动态特性测定装置100的控制。

主控制装置210主要包含主伺服控制器211、电荷放大器212、激振器操作板213、不间断电源装置214、用户界面215等。从动态特性测定装置100的各种传感器向主伺服控制器211输入动载荷、静载荷、位移、加速度等信号，进行各种测量和运算。如上所述，在主伺服控制器211中，还能够分别测量动载荷和静载荷，并根据测量载荷水平来自动地变更测量范围及显示范围。

功率放大器箱体230由来自主控制装置210的激振器操作板213的信号控制，并对动态特性测定装置100的例如电动激振器113的电动激振器振动台132的动作进行控制。

如图6所示，控制系统200还包含用于对被试验体131施加预加载的干燥空气223、控制干燥空气223的压力的预加载控制阀224、以及用于进行电动激振器113的冷却的鼓风机231等。

如上所述，根据本发明的动态特性测定装置，能够提供以下动态特性测定装置：即使在直至3kHz的高频振动区域，也能够排除帧的共振频率的影响，在施加有预加载的状态下也能够测量较小的动载荷，而且通过使被试验体的激振水平上升，能够准确地测定高频振动区域的防振橡胶等的动态振动特性。

符号的说明

100—动态特性测量装置，110—基部，111—腿部，112、122—空气弹簧，113—电动激振器，114—基座架台部，120—支撑部，121—支柱，123—紧固器，124—十字头，125—中间平台，130—测定部，131—被试验体，132—电动激振器振动台，133—加载垫圈，134—加速度计，135—应变计，136—共振夹具，137—位置传感器，138—加载垫圈安装块，200—控制系统，210—主控制装置，211—主伺服控制器，212—电荷放大器，213—激振器操作板，214—不间断电源装置，215—用户界面，216—操作线，221—电源，222—起动器，223—干燥空气，224—预加载控制阀，230—功率放大器箱体，231—鼓风机。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种动态特性测定装置，具备：

基部；

支撑部，其以能够通过弹性体成为浮动状态的方式载置于上述基部的上部；

电动激振器，其设于安装在上述基部与上述支撑部之间的被试验体的上述基部的一侧，并对上述被试验体施加振动；以及

动载荷测量器，其设于上述被试验体的上述支撑部的一侧，对施加给上述被试验体的动载荷进行测量，

上述动态特性测定装置的特征在于，

使上述支撑部的形状为共振频率为3kHz以上的形状，

上述动态特性测定装置还具备静载荷测量器，该静载荷测量器安装于上述电动激振器，对施加给上述被试验体的静载荷进行测量。

2.(删除)

3.(修改后)根据权利要求1所述的动态特性测定装置，其特征在于，

上述静载荷测量器安装于共振夹具，该共振夹具安装于上述电动激振器。

4.根据权利要求1所述的动态特性测定装置，其特征在于，

在上述动载荷测量器安装有除去上述支撑部的动载荷的影响的加速度计。

5.根据权利要求1所述的动态特性测定装置，其特征在于，

在上述电动激振器安装有测定上述电动激振器的位置的位置传感器，基于该位置传感器的位移信号，通过反馈控制来控制上述电动激振器的振动。

6.根据权利要求1至5任一项中所述的动态特性测定装置，其特征在于，

从上述电动激振器的一侧对上述被试验体施加预加载。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

权利要求书的修改如下，权利要求1与申请时的权利要求2对应，将引用形式变更为独立形式，删除权利要求2，关于权利要求3，将引用基础从权利要求2变更为权利要求1，其它权利要求的内容没有变更。