(57)【要約】【課題】質量体の揺動軌道をより適正に定めて遠心振子式吸振装置の振動減衰性能をより向上させる。【解決手段】遠心振子式吸振装置は、エンジンからの動力により回転する回転要素と一体に回転する支持部材と、回転要素の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道に沿って移動するように支持部材により揺動自在に支持される複数の質量体とを含み、質量体の振れ角を“φ”とし、振れ角に応じた振子支点から重心までの距離を“ｒp（φ）”とし、振れ角がゼロであるときの振子支点から重心までの距離を“ａ”としたときに、揺動軌道は、ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）により規定され、定数ｒ0−ｒ8は、エンジンの回転数が所定の低回転数域に含まれるときに上記回転要素に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合されている。【選択図】図４
2020024022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力により回転する回転要素と一体に回転する支持部材と、前記回転要素の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道に沿って移動するように前記支持部材により揺動自在に支持される複数の質量体とを含む遠心振子式吸振装置において、
前記質量体の振れ角を“φ”とし、前記振れ角に応じた振子支点から前記重心までの距離を“ｒp（φ）”とし、前記振れ角がゼロであるときの前記振子支点から前記重心までの距離を“ａ”としたときに、
前記揺動軌道は、次の多項式により規定され、
ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）
前記多項式における定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8は、前記エンジンの回転数が所定の低回転数域に含まれるときに前記回転要素に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合されている遠心振子式吸振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心振子式吸振装置において、
ｒ0＝１、およびｒ2＝０
を満たす遠心振子式吸振装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の遠心振子式吸振装置において、
前記定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8は、遺伝的アルゴリズムを用いて適合される遠心振子式吸振装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の遠心振子式吸振装置において、
前記支持部材および前記質量体の少なくとも何れか一方は、前記質量体の前記重心が前記揺動軌道に沿って移動するように前記支持部材に対する前記質量体の揺動をガイドするガイド部を含むことを特徴とする遠心振子式吸振装置。
【請求項５】
エンジンからの動力により回転する回転要素と一体に回転する支持部材と、前記回転要素の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道に沿って移動するように前記支持部材により揺動自在に支持される複数の質量体とを含む遠心振子式吸振装置の設計方法において、
前記質量体の振れ角を“φ”とし、前記振れ角に応じた振子支点から前記重心までの距離を“ｒp（φ）”とし、前記振れ角がゼロであるときの前記振子支点から前記重心までの距離を“ａ”としたときに、
前記揺動軌道を次の多項式により規定し、
ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）
前記多項式における定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8を前記エンジンの回転数が所定の低回転数域に含まれるときに前記回転要素に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合する、
遠心振子式吸振装置の設計方法。
【請求項６】
請求項５に記載の遠心振子式吸振装置の設計方法において、
前記定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8を遺伝的アルゴリズムを用いて適合する遠心振子式吸振装置の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジンからの動力により回転する回転要素と一体に回転する支持部材と、回転要素の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道に沿って移動するように支持部材により揺動自在に支持される複数の質量体とを含む遠心振子式吸振装置およびその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の遠心振子式吸振装置として、質量体の揺動軌道が、エピサイクロイド等のトロコイド曲線により形成されると共に質量体の揺動中心線と交差する第１軌道と、それぞれ円周の一部により形成されると共に第１軌道の対応する端点に接続されて当該第１軌道の両側に位置する２つの第２軌道とを含むように形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この遠心振子式吸振装置では、揺動軌道をトロコイド曲線のみにより形成する場合に比べて、質量体の振れ角をより大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６３３１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の遠心振子式吸振装置では、質量体の振れ角が大きくなると、当該質量体の重心が上記第２軌道すなわち円周の一部に沿って移動することになる。しかしながら、遠心振子式吸振装置の質量体が円周の一部に沿って移動する場合、非線形性により振れ角が大きくなるにつれて質量体の固有振動数が低下してしまい、当該固有振動数と加振振動数との差が大きくなることで振動減衰性能が低下してしまう。このため、上記従来の遠心振子式吸振装置は、質量体の振れ角が大きくなったときの振動減衰性能を向上させるという面で、なお改善の余地を有している。
【０００５】
そこで、本開示は、質量体の揺動軌道をより適正に定めて遠心振子式吸振装置の振動減衰性能をより向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の遠心振子式吸振装置は、エンジンからの動力により回転する回転要素と一体に回転する支持部材と、前記回転要素の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道に沿って移動するように前記支持部材により揺動自在に支持される複数の質量体とを含む遠心振子式吸振装置において、前記質量体の振れ角を“φ”とし、前記振れ角に応じた振子支点から前記重心までの距離を“ｒp（φ）”とし、前記振れ角がゼロであるときの前記振子支点から前記重心までの距離を“ａ”としたときに、前記揺動軌道が、次の多項式により規定され、
ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）
前記多項式における定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8が、前記エンジンの回転数が所定の低回転数域に含まれるときに前記回転要素に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合されているものである。
【０００７】
このように、次数の異なる複数の偶関数を含む多項式により質量体の揺動軌道を規定することで、振れ角が比較的小さいときの質量体の揺動軌道をエピサイクロイド等のトロコイド曲線に近似させつつ、質量体の振れ角が大きくなったときの揺動軌道を適正に補完することが可能となる。これにより、質量体の振れ角が比較的小さいときに当該質量体の固有振動数と加振振動数とを一致させつつ、振れ角が大きくなったときに質量体の固有振動数と加振振動数との差が大きくなるのを良好に抑制することができる。また、左右対称の偶関数のみを含む多項式により質量体の揺動軌道を規定することで、揺動軌道が振れ角ゼロで勾配をもたないようにすることが可能となり、振れ角がゼロになるときに質量体の移動が不安定になってしまうのを良好に抑制することができる。更に、上記多項式により揺動軌道を規定した場合、定数ｒ0−ｒ8は、半径ａの円周に対する各次数の偶関数のズレ量を示すものとなることから、各定数ｒ0−ｒ8の桁数が極端に変わってしまうのを抑制して適合負荷の増加を良好に抑制することが可能となる。また、偶関数の次数を最大で８次とすることで、定数ｒ0−ｒ8の適合負荷の増加を良好に抑制することができる。そして、定数ｒ0−ｒ8をエンジンの回転数が低回転数域に含まれるときに回転要素に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合することで、定数ｒ0−ｒ8をエンジンの回転数がある一定値であるときに回転要素に生じる振動の振幅を最小にするように適合する場合に比べて、回転要素に生じる振動の振幅の増加を当該低回転数域の全体で抑えることが可能となる。この結果、本開示の遠心振子式吸振装置では、質量体の揺動軌道をより適正に定めて振動減衰性能をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の遠心振子式吸振装置を含む発進装置を示す概略構成図である。
【図２】本開示の遠心振子式吸振装置を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】本開示の遠心振子式吸振装置を示す拡大図である。
【図５】本開示の遠心振子式吸振装置における質量体の重心の揺動軌道を示す説明図である。
【図６】本開示の遠心振子式吸振装置における質量体の重心の揺動軌道を導出するための遺伝的アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図７】本開示の遠心振子式吸振装置における質量体の固有振動数と加振振動数との比と、質量体の振れ角との関係を示す図表である。
【図８】本開示の遠心振子式吸振装置を含むダンパ機構に連結されるエンジンの回転数と、当該遠心振子式吸振装置が連結される回転要素の振動の振幅との関係を示す図表である。
【図９】本開示の遠心振子式吸振装置を含むダンパ機構の他の例を示す概略構成図である。
【図１０】本開示の遠心振子式吸振装置を含むダンパ機構の更に他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１０】
図１は、本開示の遠心振子式吸振装置１０を含む発進装置１の概略構成図である。同図に示す発進装置１は、例えば駆動装置としてのエンジン（内燃機関）ＥＧを備えた車両に搭載されて当該エンジンＥＧからの動力を車両のドライブシャフトＤＳに伝達するためのものである。発進装置１は、遠心振子式吸振装置１０に加えて、エンジンＥＧのクランクシャフトに連結される入力部材としてのフロントカバー３や、フロントカバー３に固定されて当該フロントカバー３と一体に回転するポンプインペラ（入力側流体伝動要素）４、ポンプインペラ４と同軸に回転可能なタービンランナ（出力側流体伝動要素）５、自動変速機（ＡＴ）、無段変速機（ＣＶＴ）、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）、ハイブリッドトランスミッションあるいは減速機である変速機（動力伝達装置）ＴＭの入力軸ＩＳに固定される出力部材としてのダンパハブ７、ロックアップクラッチ（発進クラッチ）８、ダンパ機構９等を含む。
【００１１】
なお、以下の説明において、「軸方向」は、特に明記するものを除いて、発進装置１やダンパ機構９（遠心振子式吸振装置１０）の中心軸（軸心）の延在方向を示す。また、「径方向」は、特に明記するものを除いて、発進装置１やダンパ機構９、当該ダンパ機構９等の回転要素の径方向、すなわち発進装置１やダンパ機構９の中心軸から当該中心軸と直交する方向（半径方向）に延びる直線の延在方向を示す。更に、「周方向」は、特に明記するものを除いて、発進装置１やダンパ機構９、当該ダンパ機構９等の回転要素の周方向、すなわち当該回転要素の回転方向に沿った方向を示す。
【００１２】
ポンプインペラ４とタービンランナ５とは、互いに対向し合い、両者の間には、タービンランナ５からポンプインペラ４への作動油（作動流体）の流れを整流するステータ６が同軸に配置される。ステータ６は、複数のステータブレードを含み、ステータ６の回転方向は、ワンウェイクラッチ６０により一方向のみに設定される。これらのポンプインペラ４、タービンランナ５およびステータ６は、作動油を循環させるトーラス（環状流路）を形成し、トルク増幅機能をもったトルクコンバータ（流体伝動装置）として機能する。ただし、発進装置１において、ステータ６やワンウェイクラッチ６０を省略し、ポンプインペラ４およびタービンランナ５を流体継手として機能させてもよい。ロックアップクラッチ８は、油圧式単板クラッチあるいは油圧式多板クラッチであり、ダンパ機構９を介してフロントカバー３とダンパハブ７すなわち変速機ＴＭの入力軸ＩＳとを連結するロックアップを実行すると共に当該ロックアップを解除する。
【００１３】
ダンパ機構９は、回転要素として、ドライブ部材（入力要素）９１と、中間部材（中間要素）９２と、ドリブン部材（出力要素）９３とを含む。また、ダンパ機構９は、トルク伝達要素（トルク伝達弾性体）として、ドライブ部材９１と中間部材９２との間に配置されて両者の間でトルク（回転トルク）を伝達する複数の第１スプリングＳＰ１と、中間部材９２とドリブン部材９３との間に配置されて両者の間でトルク（回転トルク）を伝達する複数の第２スプリング（第２弾性体）ＳＰ２とを含む。第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２としては、荷重が加えられてないときに円弧状に延びる軸心を有するように巻かれた金属材からなるアークコイルスプリングや、荷重が加えられてないときに真っ直ぐに延びる軸心を有するように螺旋状に巻かれた金属材からなるストレートコイルスプリングが採用される。また、第１および第２スプリングＳＰ１，ＳＰ２としては、いわゆる二重バネが採用されてもよい。
【００１４】
ドライブ部材９１は、それぞれ対応する第１スプリングＳＰ１の端部に当接する複数の当接部を含む。ドライブ部材９１の各当接部は、ダンパ機構９の取付状態において互いに隣り合う第１スプリングＳＰ１の間で両者に当接する。中間部材９２は、それぞれ対応する第１スプリングＳＰ１の端部に当接する複数の第１当接部と、それぞれ対応する第２スプリングＳＰ２の端部に当接する複数の第２当接部とを含む。中間部材９２の各第１当接部は、ダンパ機構９の取付状態において互いに隣り合う第１スプリングＳＰ１の間で両者に当接する。
【００１５】
また、第２スプリングＳＰ２は、ダンパ機構９の取付状態において中間部材９２の互いに隣り合う２つの第２当接部の間に配置され、当該２つの第２当接部の一方が第２スプリングＳＰ２の一端に当接し、他方が第２スプリングＳＰ２の他端に当接する。ドリブン部材９３は、それぞれ対応する第２スプリングＳＰ２の端部に当接する複数の当接部を含み、ダンパハブ７に固定される。第２スプリングＳＰ２は、ダンパ機構９の取付状態においてドリブン部材９３の互いに隣り合う２つの当接部の間に配置され、当該２つの当接部の一方が第２スプリングＳＰ２の一端に当接し、他方が第２スプリングＳＰ２の他端に当接する。
【００１６】
遠心振子式吸振装置１０は、図２および図３に示すように、支持部材（フランジ）１１と、当該支持部材１１により揺動自在に支持される複数（本実施形態では、４個）の質量体１２とを含み、フロントカバー３とポンプインペラ４のポンプシェルとにより画成されて作動油を収容する流体室２の内部に配置される。支持部材１１は、例えばダンパ機構９の回転要素であるドリブン部材９３に対して同軸に連結または一体化され、当該ドリブン部材９３と一体に回転する。複数の質量体１２は、各々の重心が揺動軌道１００（図４参照）に沿って移動するように支持部材１１により揺動自在に支持され、周方向に隣り合う。揺動軌道１００は、支持部材１１（ドリブン部材９３）の回転中心（軸心）ＲＣを含む質量体１２の揺動中心線Ｌ（振幅の中心、図４における一点鎖線参照）に関して対称になるように予め定められたものである。
【００１７】
遠心振子式吸振装置１０の複数の質量体１２は、ロックアップクラッチ８によりロックアップが実行された状態でドリブン部材９３および支持部材１１が回転する際、作動油で満たされた流体室２の内部でドリブン部材９３および支持部材１１に対して同方向に揺動する。これにより、遠心振子式吸振装置１０からダンパ機構９のドリブン部材９３に対して当該ドリブン部材９３の振動とは逆方向の位相を有する振動を付与し、ロックアップクラッチ８からダンパハブ７（変速機ＴＭ）までの間で当該遠心振子式吸振装置１０により振動を吸収（減衰）することが可能となる。
【００１８】
本実施形態において、各質量体１２は、支持部材１１を介して発進装置１の軸方向に対向し合うと共に図示しないリベット等により互いに連結される２つの錘１２０と、２つのガイドローラ１５とを含む。各錘１２０は、図２に示すように、支持部材１１の軸方向からみて当該支持部材１１の外周に沿うように概ね円弧状に延びる金属板であり、左右対称の外形を有する。ガイドローラ１５は、図３に示すように、互いに一体化された２つの小径ローラ１５１および大径ローラ１５２を含む。各小径ローラ１５１は、大径ローラ１５２の軸方向における端面から互いに反対側に突出する。
【００１９】
また、支持部材１１には、１つの質量体１２に２つずつ（一対ずつ）対応するように複数の第１ガイド切欠部（第１ガイド部）１１ｇが形成されている。各第１ガイド切欠部１１ｇは、例えば、それぞれ支持部材１１の径方向外側に向けて凸となる曲線を軸線とする左右非対称あるいは左右対称の長穴であり、対をなす２つの第１ガイド切欠部１１ｇは、揺動中心線Ｌに関して対称に配置される。各第１ガイド切欠部１１ｇ内には、対応するガイドローラ１５の大径ローラ１５２が転動自在に挿入され、各ガイドローラ１５の大径ローラ１５２は、対応する第１ガイド切欠部１１ｇの内周面（基本的に、径方向外側の内周面）上を転動する。
【００２０】
更に、質量体１２の各錘１２０には、一対（２つ）の第２ガイド切欠部（第２ガイド部）１２０ｇが形成されている。各第２ガイド切欠部１２０ｇは、例えば、支持部材１１の中心（回転中心ＲＣ）に向けて凸となる曲線を軸線とする左右非対称あるいは左右対称の長穴であり、対をなす２つの第２ガイド切欠部１２０ｇは、質量体１２の揺動中心線Ｌに関して対称に配置される。第２ガイド切欠部１２０ｇ内には、対応するガイドローラ１５の小径ローラ１５１が転動自在に挿入され、各ガイドローラ１５の小径ローラ１５１は、対応する第２ガイド切欠部１２０ｇの内周面（基本的に、径方向内側の内周面）上を転動する。
【００２１】
第１および第２ガイド切欠部１１ｇ，１２０ｇの形状を定める際には、まず、質量体１２の重心を揺動中心線Ｌ上に位置させた上で、当該揺動中心線Ｌに関して対称に２つのガイドローラ１５（小径ローラ１５１および大径ローラ１５２）を配置し、各ガイドローラ１５の軸心と回転中心ＲＣとを通る２本の直線と、２つのガイドローラ１５の軸心同士を結ぶ線分とを規定する。更に、ガイドローラ１５の軸心と回転中心ＲＣとを通る直線と小径ローラ１５１の外周との交点のうち、回転中心ＲＣに近い方を小径ローラ１５１の第１のプロット点とし、ガイドローラ１５の軸心と回転中心ＲＣとを通る直線と大径ローラ１５２の外周との交点のうち、回転中心ＲＣから遠い方を大径ローラ１５２の第１のプロット点とする。
【００２２】
続いて、質量体１２の重心を揺動軌道１００に沿って予め定められた振子支点ＰＦ（図４参照）の周りに微小な一定の角度だけ回転させると共に、当該重心と回転中心ＲＣとを通る直線を規定する。更に、上述の２つのガイドローラ１５の軸心同士を結ぶ線分を、その中心が回転後の重心と回転中心ＲＣとを通る直線と交わるように水平に移動させる。この状態で、各ガイドローラ１５の軸心と回転中心ＲＣとを通る２本の直線を規定し、ガイドローラ１５の軸心と回転中心ＲＣとを通る直線と小径ローラ１５１の外周との交点のうち、回転中心ＲＣに近い方を小径ローラ１５１の第２のプロット点とする。また、ガイドローラ１５の軸心と回転中心ＲＣとを通る直線と大径ローラ１５２の外周との交点のうち、回転中心ＲＣから遠い方を大径ローラ１５２の第２のプロット点とする。
【００２３】
以後、上述のプロセスを繰り返し実行し、小径ローラ１５１および大径ローラ１５２のそれぞれについて複数のプロット点を得る。そして、小径ローラ１５１の複数のプロット点を通る滑らかな曲線を規定することで、第２ガイド切欠部１２０ｇの回転中心ＲＣ側の内周面が定められ、大径ローラ１５２の複数のプロット点を通る滑らかな曲線を規定することで、第１ガイド切欠部１１ｇの径方向外側の内周面が定められる。なお、第１および第２ガイド切欠部１１ｇ，１２０ｇの内周面のうち、上述のプロセスをへて定められなかった残余の部分の形状は、小径ローラ１５１や大径ローラ１５２の外径を考慮して任意に定めることができる。
【００２４】
これにより、遠心振子式吸振装置１０では、支持部材１１の回転に伴って第１および第２ガイド切欠部１１ｇ，１２０ｇによりガイドされる各質量体１２を振子支点ＰＦの周りで揺動軌道１００に沿って移動させることができる。なお、第１ガイド切欠部１１ｇは、１つの質量体１２に１つずつ対応するように支持部材１１に形成されてもよく、第２ガイド切欠部１２０ｇは、各錘１２０に１つずつ形成されてもよい。また、遠心振子式吸振装置１０は、支持部材１１として、１個の質量体１２を揺動自在に支持する２本のアーム部材を備えた、いわゆるバイファイラ（bifilar）式の装置として構成されてもよい。
【００２５】
次に、遠心振子式吸振装置１０における各質量体１２の重心の揺動軌道１００の導出手順について説明する。
【００２６】
遠心振子式吸振装置の質量体の揺動軌道としては、エピサイクロイド等のトロコイド曲線と円弧とを組み合わせたもの等が知られているが、本発明者らは、遠心振子式吸振装置１０の振動減衰性能をより向上させるべく、各質量体１２の揺動軌道１００を次の多項式（１）により規定することとした。多項式（１）において、“φ”は、質量体１２の振れ角であり、“ｒp（φ）”は、振れ角φに応じた振子支点ＰＦから質量体１２の重心までの距離であり、“ａ”は、振れ角φがゼロであるときの振子支点ＰＦから質量体１２の重心までの距離であり、“ｒ0”，“ｒ2”，“ｒ4”，“ｒ6”および“ｒ8”は、予め適合される定数である。また、本実施形態の遠心振子式吸振装置１０では、図５において二点鎖線で示す半径ａの円周の中心（支点）を揺動軌道１００の振子支点ＰＦとし、重心が揺動軌道１００に沿って往復移動する際、質量体１２が回転半径としての距離ｒp（φ）を変化させながら振子支点ＰＦの周りに揺動するものとみなす。
【００２７】
ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）  …（１）
【００２８】
このように、次数の異なる複数の偶関数ｒ2・φ2，ｒ4・φ4，ｒ6・φ6およびｒ8・φ8を含む多項式（１）により質量体１２の揺動軌道１００を規定することで、図５において実線で示すように、振れ角φが比較的小さいときの質量体１２の揺動軌道１００をエピサイクロイド（トロコイド曲線、図５における一点鎖線参照）に近似させつつ、振れ角φが大きくなったときの揺動軌道１００を適正に補完することが可能となる。また、左右対称の偶関数ｒ2・φ2，ｒ4・φ4，ｒ6・φ6およびｒ8・φ8のみを含み、奇関数を含まない多項式（１）により質量体１２の揺動軌道１００を規定することで、揺動軌道１００が振れ角φ＝０で勾配をもたないようにすることができる。
【００２９】
更に、本発明者らは、多項式（１）における定数ｒ0−ｒ8を適合するために、遠心振子式吸振装置１０が連結されるダンパ機構９のドリブン部材９３が１自由度で振動すると仮定し、遠心振子式吸振装置１０による制振対象の一つであるドリブン部材９３について、次式（２）に示すような運動方程式を構築した。また、本発明者らは、遠心振子式吸振装置１０の全体について、次式（３）に示すような運動方程式を構築し、更に、遠心振子式吸振装置１０の質量体１２単体について、次式（４）に示すような運動方程式を構築した。ただし、式（２）−（４）において、“Ｊ”は、ドリブン部材９３の慣性モーメントであり、“ｍ”は、遠心振子式吸振装置１０の質量体１２の質量であり、“Ｒ”は、ドリブン部材９３の回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離であり、“θ”は、ドリブン部材９３の角変位であり、“Ω”は、エンジンＥＧの角速度であり、“Ｃ”は、エンジンＥＧからドリブン部材９３までの間の系の粘性減衰係数であり、“Ｋ”は、エンジンＥＧからドリブン部材９３までの間の系の剛性（ばね定数）であり、“Ｔｄ”は、エンジンＥＧからドリブン部材９３に伝達されるトルクであり、“ω”は、エンジンＥＧからドリブン部材９３に伝達される振動の振動数（加振振動数）である。なお、式（２）および（３）において、記号“  ′”は、角度φについての１回微分を示し、記号“  ″”は、角度φについての２回微分を示す。
【００３０】
【数１】
2020024022.tif 000003
【００３１】
また、振れ角φが微小である仮定して式（４）を線形化すると、質量体１２の固有振動数ωpは、次式（５）のように表すことができる。更に、上記式（２）を無次元化すると、次式（６）を得ることができ、上記式（３）を無次元化すると、次式（７）を得ることができる。ただし、式（６）および（７）における各記号は、式（８）に示すとおりであり、式（６）および（７）における記号“  ′”は、τについての１回微分を示し、記号“  ″”は、τについての２回微分を示す。
【００３２】
【数２】
2020024022.tif 000004
【００３３】
定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8の適合に際しては、多項式（１）における“ａ”が振れ角φ＝ゼロであるときの振子支点ＰＦから質量体１２の重心までの距離を示すことから、ｒ0＝１とした。また、上記式（５）により表される質量体１２の固有振動数ωpをより単純な形で示して、円周やトロコイド曲線により規定された揺動軌道との比較や遠心振子式吸振装置１０の設計自体を容易にするために、ｒ2＝０とした。そして、本発明者らは、エンジンＥＧ（ここでは、４気筒エンジン）の回転数（＝３０・Ω／π）がロックアップクラッチ８のロックアップ回転数を含む所定の低回転数域（本実施形態では、７００−１４００ｒｐｍ）に含まれるときにドライブ部材９１にエンジンＥＧからのトルクが伝達されるのに伴ってドリブン部材９３に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように図６に例示するような遺伝的アルゴリズムにより定数ｒ4，ｒ6およびｒ8を適合した。
【００３４】
図６の遺伝的アルゴリズムは、コンピュータにより実行され、当該コンピュータは、まず、定数ｒ4，ｒ6およびｒ8の候補となる初期集団を生成し（ステップＳ１００）、当該初期集団について適応度を評価する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１００において、コンピュータは、定数ｒ4，ｒ6およびｒ8の仮値の組をランダムに複数（多数）生成する。また、ステップＳ１１０において、コンピュータは、複数の仮値の組の各々について、式（６）および（７）を解いて上記低回転数域（７００−１４００ｒｐｍ）における複数の回転数ごとにドリブン部材９３の角変位θを算出すると共に算出した角変位θに基づいてドリブン部材９３の振動の振幅を算出する。更に、ステップＳ１１０において、コンピュータは、複数の仮値の組ごとに、上記低回転数域でドリブン部材９３に生じる振動の振幅の平均値を算出し、当該振幅の平均値が小さい方から順番にステップＳ１００にて生成された複数の仮値の組をランク付けする。
【００３５】
次いで、コンピュータは、ステップＳ１１０にてランク付けされた複数の仮値の組から振幅の平均値がより小さい上位所定数の仮値の組を次世代の親として選択する（ステップＳ１２０）。次世代の親となる複数の仮値の組を選択した後、コンピュータは、予め定められた手順に従って当該複数の組間で仮値を交叉させて定数ｒ4，ｒ6およびｒ8の候補となる新たな集団を生成する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０では、例えば、選択された２つの組間で両端の定数ｒ4およびｒ8の仮値が入れ替えられる。また、コンピュータは、予め定められた手順に従ってステップＳ１２０にて選択された複数の組の仮値を一定の確率で変化させる、いわゆる突然変異処理を実行して定数ｒ4，ｒ6およびｒ8の候補となる新たな集団を生成する（ステップＳ１４０）。
【００３６】
ステップＳ１４０の処理の後、コンピュータは、上述のステップＳ１１０と同様の処理を実行し、ステップＳ１３０およびＳ１４０にて生成された複数の仮値の組ごとに、上記低回転数域（７００−１４００ｒｐｍ）でドリブン部材９３に生じる振動の振幅の平均値を算出し、当該振幅の平均値が小さい方から順番にステップＳ１３０およびＳ１４０にて生成された複数の仮値の組をランク付けする（ステップＳ１５０）。続いて、コンピュータは、ステップＳ１５０にて算出された振幅の平均値の最小値と、前回評価時（ステップＳ１１０またはＳ１５０）に算出された振幅の平均値の最小値（前回値）とが一致しているか否か、すなわち振幅の平均値の最小値が一定値に収束しているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。
【００３７】
ステップＳ１６０にて振幅の平均値の最小値が一定値に収束していないと判定した場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、コンピュータは、ステップＳ１５０にてランク付けされた複数の仮値の組から振幅の平均値がより小さい上位所定数の仮値の組を次世代の親として選択した上で（ステップＳ１２０）、ステップＳ１３０−Ｓ１６０の処理を実行する。すなわち、ステップＳ１６０にて振幅の平均値の最小値が一定値に収束していないと判定された場合には、ステップＳ１２０−Ｓ１５０の処理が繰り返し実行されることになる。そして、ステップＳ１６０にて振幅の平均値の最小値が一定値に収束したと判定した場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、コンピュータは、当該一定値（最小値）に対応した組の仮値を定数ｒ4，ｒ6およびｒ8として設定（決定）し（ステップＳ１７０）、一連の処理を終了させる。本実施形態では、上述のような遺伝的アルゴリズムにより、定数ｒ4，ｒ6およびｒ8の適合値として、ｒ4＝−０．０３７４４，ｒ6＝０．０１２６１，ｒ8＝−０．０１３２が得られた。
【００３８】
図７に、ｒ0＝１，ｒ2＝０，ｒ4＝−０．０３７４４，ｒ6＝０．０１２６１，ｒ8＝−０．０１３２であるときに上記式（４）から得られる遠心振子式吸振装置１０の質量体１２の固有振動数ωpと加振振動数ωとの比ωp／ω（以下、「振動数比」という）と、質量体１２の振れ角φとの関係の解析結果を実線で示す。図７における一点鎖線は、揺動軌道が定円の半径＝ａであるエピサイクロイドにより規定された遠心振子式吸振装置における振動数比ωp／ωと振れ角φとの関係の解析結果を示し、図７における二点鎖線は、揺動軌道が半径＝ａの円周により規定された遠心振子式吸振装置における振動数比ωp／ωと振れ角φとの関係の解析結果を示す。また、図８に、エンジンＥＧの回転数と、揺動軌道１００がｒ0＝１，ｒ2＝０，ｒ4＝−０．０３７４４，ｒ6＝０．０１２６１，ｒ8＝−０．０１３２である多項式（１）により規定された遠心振子式吸振装置１０を連結したドリブン部材９３の振動の振幅との関係の解析結果を実線で示す。図８における一点鎖線は、揺動軌道が定円の半径＝ａであるエピサイクロイドにより規定された遠心振子式吸振装置を連結したドリブン部材９３の振動の振幅の解析結果を示し、図８における二点鎖線は、揺動軌道が半径＝ａの円周により規定された遠心振子式吸振装置を連結したドリブン部材９３の振動の振幅の解析結果を示す。
【００３９】
図７に示すように、本開示の遠心振子式吸振装置１０によれば、質量体１２の振れ角φが比較的小さいときに当該質量体１２の固有振動数ωpと加振振動数ωとを一致させると共に、振れ角φが大きくなったときに質量体１２の固有振動数ωpと加振振動数ωとの差が大きくなるのを良好に抑制することができる。この点から、次数の異なる複数の偶関数ｒ2・φ2，ｒ4・φ4，ｒ6・φ6およびｒ8・φ8を含む多項式（１）により質量体１２の揺動軌道１００を規定すると共に定数ｒ0−ｒ8を適正に適合することで、振れ角φが比較的小さいときの質量体１２の揺動軌道１００をエピサイクロイド（トロコイド曲線）に近似させつつ、質量体１２の振れ角φが大きくなったときの揺動軌道１００を適正に補完することが可能となることが理解されよう。更に、図８に示す解析結果より、次数の異なる複数の偶関数ｒ2・φ2−ｒ8・φ8を含む多項式（１）により質量体１２の揺動軌道１００を規定すると共に定数ｒ0−ｒ8を適正に適合することで、エンジンＥＧの回転数がロックアップ回転数を含む７００ｒｐｍから１４００ｒｐｍまでの低回転数域に含まれるときに遠心振子式吸振装置１０によりドリブン部材９３の振動を良好に減衰し得ることが理解されよう。
【００４０】
また、上述のように、左右対称の偶関数ｒ2・φ2−ｒ8・φ8のみを含み、奇関数を含まない多項式（１）により質量体１２の揺動軌道１００を規定することで、揺動軌道１００が振れ角φ＝０で勾配をもたないようにすることができるので、振れ角φがゼロになるときに質量体１２の移動が不安定になってしまうのを良好に抑制することが可能となる。更に、多項式（１）により揺動軌道１００を規定した場合、おいて、定数ｒ0−ｒ8は、半径ａの円周に対する各次数の偶関数ｒ2・φ2，ｒ4・φ4，ｒ6・φ6およびｒ8・φ8のズレ量を示すものとなることから、各定数ｒ0−ｒ8の桁数が極端に変わってしまうのを抑制して適合負荷の増加を良好に抑制することができる。また、上述のようにｒ0＝１，ｒ2＝０とすることで、適合されるべき定数の数を減らすと共に、式（５）により表される質量体１２の固有振動数ωpをより単純な形で示して、円周やトロコイド曲線により規定された揺動軌道との比較や遠心振子式吸振装置１０の設計自体を容易にすることが可能となる。更に、偶関数の次数を最大で８次とすることで、定数ｒ0−ｒ8の適合負荷の増加を良好に抑制することができる。そして、定数ｒ0−ｒ8をエンジンＥＧの回転数が上記低回転数域に含まれるときにドリブン部材９３に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合することで、定数ｒ0−ｒ8をエンジンＥＧの回転数がある一定値であるときにドリブン部材９３に生じる振動の振幅を最小にするように適合する場合に比べて、当該ドリブン部材９３に生じる振動の振幅の増加を当該低回転数域の全体で抑えることが可能となる。この結果、本開示の遠心振子式吸振装置１０では、質量体１２の揺動軌道１００をより適正に定めて振動減衰性能をより向上させることができる。
【００４１】
更に、上記実施形態のように、遺伝的アルゴリズムを用いて定数ｒ4，ｒ6およびｒ8を適合することで、定数ｒ4，ｒ6およびｒ8をより一層適正に算出することが可能となる。ただし、ｒ0＝１およびｒ2＝０とする代わりに、定数ｒ0−ｒ8のすべてが遺伝的アルゴリズムを用いて適合されてもよい。また、定数ｒ4，ｒ6およびｒ8、あるいは定数ｒ0−ｒ8のすべてが遺伝的アルゴリズム以外の最適化アルゴリズムを用いて適合されてもよい。
【００４２】
なお、遠心振子式吸振装置１０が連結される回転要素は、ダンパ機構９のドリブン部材９３（出力要素）に限られず、ダンパ機構９の中間部材（中間要素）９２やドライブ部材９１（入力要素）であってもよい（図１における二点鎖線参照）。また、遠心振子式吸振装置１０は、図９に示すダンパ機構９Ｂに適用されてもよい。図９のダンパ機構９Ｂは、上記ダンパ機構９から中間部材９２を省略したものに相当し、回転要素としてドライブ部材（入力要素）９１およびドリブン部材９３（出力要素）を含むと共に、トルク伝達要素としてドライブ部材９１とドリブン部材９３との間に配置される複数のスプリングＳＰを含むものである。この場合、遠心振子式吸振装置１０は、図示するようにダンパ機構９Ｂのドリブン部材９３に連結されてもよく、図中二点鎖線で示すように、ドライブ部材９１に連結されてもよい。
【００４３】
更に、遠心振子式吸振装置１０は、図１０に示すダンパ機構９Ｃに適用されてもよい。図１０のダンパ機構９Ｃは、回転要素としてドライブ部材（入力要素）９１、第１中間部材（第１中間要素）９２１、第２中間部材（第２中間要素）９２２、およびドリブン部材（出力要素）９３を含むと共に、トルク伝達要素としてドライブ部材９１と第１中間部材９２１との間に配置される複数の第１スプリングＳＰ１、第２中間部材９２２とドリブン部材９３との間に配置される複数の第２スプリングＳＰ２、および第１中間部材９２１と第２中間部材９２２との間に配置される複数の第３スプリングＳＰ３を含む。この場合、遠心振子式吸振装置１０は、図示するようにダンパ機構９Ｃのドリブン部材９３に連結されてもよく、図中二点鎖線で示すように、第１中間部材９２１、第２中間部材９２２あるいはドライブ部材９１に連結されてもよい。
【００４４】
また、発進装置１に含まれるダンパ機構は、例えば径方向に離間して配置される複数のスプリング（弾性体）が並列に作用するように構成された並列式ダンパ機構であってもよい。更に、発進装置１のダンパ機構の何れかの回転要素には、タービンランナ５等の質量体と弾性体とを含むダイナミックダンパが連結されてもよい。また、上述の発進装置１は、いわゆる湿式の発進装置として構成されるが、本開示の発進装置は、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ等を含む流体伝動装置が省略された、いわゆる乾式の発進装置であってもよい。
【００４５】
以上説明したように、本開示の遠心振子式吸振装置は、エンジン（ＥＧ）からの動力により回転する回転要素（９３）と一体に回転する支持部材（１１）と、前記回転要素（９３）の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道（１００）に沿って移動するように前記支持部材（１１）により揺動自在に支持される複数の質量体（１２）とを含む遠心振子式吸振装置（１０）において、前記質量体（１２）の振れ角を“φ”とし、前記振れ角に応じた振子支点（ＰＦ）から前記重心までの距離を“ｒp（φ）”とし、前記振れ角がゼロであるときの前記振子支点（ＰＦ）から前記重心までの距離を“ａ”としたときに、前記揺動軌道（１００）が、次の多項式により規定され、
ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）
前記多項式における定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8が、前記エンジン（ＥＧ）の回転数が所定の低回転数域に含まれるときに前記回転要素（９３）に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合されているものである。
【００４６】
このように、次数の異なる複数の偶関数を含む多項式により質量体の揺動軌道を規定することで、振れ角が比較的小さいときの質量体の揺動軌道をエピサイクロイド等のトロコイド曲線に近似させつつ、質量体の振れ角が大きくなったときの揺動軌道を適正に補完することが可能となる。これにより、質量体の振れ角が比較的小さいときに当該質量体の固有振動数と加振振動数とを一致させつつ、振れ角が大きくなったときに質量体の固有振動数と加振振動数との差が大きくなるのを良好に抑制することができる。また、左右対称の偶関数のみを含む多項式により質量体の揺動軌道を規定することで、揺動軌道が振れ角ゼロで勾配をもたないようにすることが可能となり、振れ角がゼロになるときに質量体の移動が不安定になってしまうのを良好に抑制することができる。更に、上記多項式により揺動軌道を規定した場合、定数ｒ0−ｒ8は、半径ａの円周に対する各次数の偶関数のズレ量を示すものとなることから、各定数ｒ0−ｒ8の桁数が極端に変わってしまうのを抑制して適合負荷の増加を良好に抑制することが可能となる。また、偶関数の次数を最大で８次とすることで、定数ｒ0−ｒ8の適合負荷の増加を良好に抑制することができる。そして、定数ｒ0−ｒ8をエンジンの回転数が低回転数域に含まれるときに回転要素に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合することで、定数ｒ0−ｒ8をエンジンの回転数がある一定値であるときに回転要素に生じる振動の振幅を最小にするように適合する場合に比べて、回転要素に生じる振動の振幅の増加を当該低回転数域の全体で抑えることが可能となる。この結果、本開示の遠心振子式吸振装置では、質量体の揺動軌道をより適正に定めて振動減衰性能をより向上させることができる。
【００４７】
また、前記遠心振子式吸振装置（１０）は、ｒ0＝１、およびｒ2＝０を満たすものであってもよい。これにより、適合されるべき定数の数を減らすと共に、質量体の固有振動数をより単純な形で表すことができるので、遠心振子式吸振装置の設計をより容易にすることが可能となる。
【００４８】
更に、前記定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8は、遺伝的アルゴリズムを用いて適合されてもよい。これにより、定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8をより一層適正に算出することが可能となる。
【００４９】
また、前記支持部材（１１）および前記質量体（１２）の少なくとも何れか一方は、前記質量体（１２）の前記重心が前記揺動軌道（１００）に沿って移動するように前記支持部材（１１）に対する前記質量体（１２）の揺動をガイドするガイド部（１１ｇ，１２０ｇ）を含むものであってもよい。
【００５０】
本開示の遠心振子式吸振装置の設計方法は、エンジン（１２）からの動力により回転する回転要素（９３）と一体に回転する支持部材（１１）と、前記回転要素（９３）の回転に応じて各々の重心が予め定められた揺動軌道（１００）に沿って移動するように前記支持部材（１１）により揺動自在に支持される複数の質量体（１２）とを含む遠心振子式吸振装置（１０）の設計方法において、前記質量体（１２）の振れ角を“φ”とし、前記振れ角に応じた振子支点（ＰＦ）から前記重心までの距離を“ｒp（φ）”とし、前記振れ角がゼロであるときの前記振子支点（ＰＦ）から前記重心までの距離を“ａ”としたときに、前記揺動軌道（１００）を次の多項式により規定し、
ｒp（φ）＝ａ・（ｒ0＋ｒ2・φ2＋ｒ4・φ4＋ｒ6・φ6＋ｒ8・φ8）
前記多項式における定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8を前記エンジン（ＥＧ）の回転数が所定の低回転数域に含まれるときに前記回転要素（９３）に生じる振動の振幅の平均値を最小にするように適合するものである。
【００５１】
かかる方法によれば、質量体の揺動軌道をより適正に定めて遠心振子式吸振装置の振動減衰性能をより向上させることが可能となる。
【００５２】
また、前記定数ｒ0，ｒ2，ｒ4，ｒ6およびｒ8を、遺伝的アルゴリズムを用いて適合してもよい。
【００５３】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本開示の発明は、遠心振子式吸振装置の製造産業において利用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  発進装置、２  流体室、３  フロントカバー、４  ポンプインペラ、５  タービンランナ、６  ステータ、６０  ワンウェイクラッチ、７  ダンパハブ、８  ロックアップクラッチ、９，９Ｂ，９Ｃ  ダンパ機構、９１  ドライブ部材、９２  中間部材、９２１  第１中間部材、９２２  第２中間部材、９３  ドリブン部材、１０  遠心振子式吸振装置、１１  支持部材、１１ｇ  第１ガイド切欠部、１２  質量体、１２０  錘、１２０ｇ  第２ガイド切欠部、１５  ガイドローラ、１５１  小径ローラ、１５２  大径ローラ、１００  揺動軌道、ＥＧ  エンジン、ＩＳ  入力軸、ＰＦ  振子支点、ＲＣ  回転中心、ＳＰ１  第１スプリング、ＳＰ２  第２スプリング、ＳＰ３  第３スプリング、ＴＭ  変速機。
【図１】
2020024022.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020024022.tif 000011
【図８】
2020024022.tif 000012
【図９】
2020024022.tif 000013
【図１０】
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