号数	ばね論文集 62 号（ 2017 年）
ページ数	pp.19-26
種類	論文
論文名	二つの空気室を長い管で接続した空気ばねの数値解析 （円管の内部に存在するオリフィスの影響）
Title	Numerical Analysis of an Air Spring with Two Tanks Connected by a Long Pipe (Effect of Orifice Installed in the Pipe)
著者	田路正敏1)，浅見敏彦1)，本田逸郎1)，伊勢智彦2)
Author	Masatoshi TOJI1), Toshihiko ASAMI1), Itsuro HONDA1), Tomohiko ISE2)
抄録	本論文は、細長い管で連結された二つのタンクから成る空気ばねの数値解析を扱っている。この種の空気ばねで支持された振動系は、見かけ上は、単一の質量から成る1自由度の振動系のように見えていても、二つの共振点が現れることがある。この現象は、我々の既報の論文で報告さえているように、2次的な質量の存在によって引き起こされる。この２次質量とは、細菅内に含まれる空気の質量のことである。この質量は極めて小さいが、管内の空気の加速度、従ってそれから生成さえる慣性力は非常に大きいものになる。この慣性力はパスカルの原理によってさらに増幅されて上部質量に伝えられ、２次共振が発生する。また、この種の空気ばねは明らかな非線形特性を有しているが、従来はこれを線形近似して解析されていた。本論文では、非線形偏微分方程式で表される空気の支配方程式を有限差分法によって解いた。特に、管内に挿入されたオリフィスの背後で生成される対流渦の中で生じる圧力損失が評価される。研究の結果、オリフィスの設置は2次共振の抑制に極めて有効であることが明らかになった。さらに、この非線形解析によって、空気ばね支持系の動特性の振幅依存性を、ある程度正確に見積もることができるようになった。
Abstract	This paper deals with the numerical analysis of an air spring that consists of two tanks connected by a long pipe. Two resonance points may appear in the frequency response of a vibratory system supported by this type of air spring despite the fact that the system has an apparent single mass. This phenomenon is caused by the presence of a secondary mass as reported in our previous paper. It was found that the secondary mass is the mass of air which locally exists in the pipe. The magnitude of this mass is extremely small, but the acceleration of the air in the pipe ― and therefore the inertia force generated from it ― becomes very large. The generated force is further amplified by the Pascal’s principle and is transmitted to the supported mass. There are obvious nonlinear characteristics in this type of air spring;whereas the previous studies were based on linear assumptions. In this study, the governing equations for the air stream expressed by a nonlinear partial differential equation were solved by using the finite difference method. In particular, the pressure loss is evaluated due to air vortex being generated behind the orifice installed in the pipe. As a result of this study, it was found that the orifice is effective in suppressing the height of the secondary resonance point. Furthermore, this non-linear analysis provides the effective method to estimate the amplitude dependency of the dynamic characteristics of the air spring system.
著者の所属	1)兵庫県立大学 2)豊橋科学技術大学
Belonging	1)University of Hyogo 2)Toyohashi University of Technology
Key Words	Air Spring, Two Air Tanks, Orifice, Numerical Analysis, Frequency Response, Non-Linear