(57)【要約】【課題】コンパクトで広い周波数帯域に亘って振動部材の振動を抑制できる新規な制振装置を提供する。【解決手段】回転運動する振動部材１６に円環状且つ溝状の遊動室２２を設けてそこに、角部を有し略軸対称の多面体形状をなし外面をゴム等の弾性体で被覆した複数のマス部材２８を、それぞれが遊動室２２の内面及び他のマス部材２８に衝突可能に所定の隙間をもって遊動状態に収容した形態で制振装置２５を構成する。そしてマス部材２８の衝突運動により振動部材１６の振動を抑制するようになす。【選択図】        図３
2004150607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材に遊動室を設けて単一の該遊動室内に、角部を有する形状をなした複数のマス部材を、該マス部材の少なくとも該遊動室の内面及び他の該マス部材との当り面となる外面をゴム等の弾性体で被覆した状態で、該マス部材のそれぞれが該遊動室の内面及び他の該マス部材に対して衝突可能に所定の隙間をもって遊動状態に収容し、該マス部材の衝突運動により振動部材の振動を抑制するようになしたことを特徴とする制振装置。
【請求項２】
請求項１において、前記マス部材が正多面体形状若しくは略軸対称の多面体形状をなしていることを特徴とする制振装置。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記遊動室が前記振動部材自体に形成されていることを特徴とする制振装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記振動部材が回転体であって、前記遊動室が回転方向の溝であることを特徴とする制振装置。
【請求項５】
請求項４において、前記回転方向の溝が全周に亘り連続した環状の溝であることを特徴とする制振装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記遊動室内に収容した複数のマス部材が同一形状をなしていることを特徴とする制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は振動部材の振動を抑制するための新規な制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、振動部材の振動を抑制するためのものとして、ダンパマスを弾性支持部材で弾性支持して成るダイナミックダンパが広く用いられている。
例えばクランクシャフトの軸端に設けられるＶプーリにあっては、下記特許文献１に開示のように、金属製の外周部と内周部とを半径方向に分割して、その外周部をダンパマス２００（図６参照）となすとともに、そのダンパマス２００と内周部との間にゴム層（弾性支持部材）２０２を介挿した形態のトーショナルダンパ（ダイナミックダンパ）として構成し、クランクシャフトの主として捩り振動の共振振幅をそのダイナミックダンパにて小さくし、機関騒音を低下させるようにしている。
しかしながら制振装置としてのダイナミックダンパは、必要なダンパマスのマス重量が重く、また振動を抑制することのできる領域（周波数域）が狭い領域に限定されてしまう問題がある。
【０００３】
これに対して、回転する振動部材に複数の収容空所を回転方向に所定ピッチで複数設け、それぞれの内部に外面をゴム弾性体で被覆したマス部材を所定の隙間をもって収容した形態の制振装置が下記特許文献２に開示されている。
このものは、マス部材を収容空所の内面に衝突させることで制振効果を発揮するものであるが、１つの空所内に単一のマス部材が収容してあるに過ぎないことから、制振効果の点で未だ十分でない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２９７５５７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４８６８７号公報
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の制振装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、振動部材に遊動室を設けて単一の該遊動室内に、角部を有する形状をなした複数のマス部材を、該マス部材の少なくとも該遊動室の内面及び他の該マス部材との当り面となる外面をゴム等の弾性体で被覆した状態で、該マス部材のそれぞれが該遊動室の内面及び他の該マス部材に対して衝突可能に所定の隙間をもって遊動状態に収容し、該マス部材の衝突運動により振動部材の振動を抑制するようになしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２のものは、請求項１において、前記マス部材が正多面体形状若しくは略軸対称の多面体形状をなしていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記遊動室が前記振動部材自体に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記振動部材が回転体であって、前記遊動室が回転方向の溝であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５のものは、請求項４において、前記回転方向の溝が全周に亘り連続した環状の溝であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６のものは、請求項１〜５の何れかにおいて、前記遊動室内に収容した複数のマス部材が同一形状をなしていることを特徴とする。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、振動部材に遊動室を設け、そこに外面をゴム等の弾性体で被覆した角部を有する形状の複数のマス部材を遊動状態に収容した形態で制振装置を構成したものである。
かかる本発明の制振装置の作用を理解するため、先ず単一の遊動室内に外面を弾性体で被覆した単一のマス部材を収容した制振装置について以下に説明する。
【００１２】
図１（Ａ）はその一形態例をダイナミックダンパと比較して模式的に表したもので、図中１はその制振装置を、２はダイナミックダンパを表している。
尚、３は制振装置１におけるマス部材、４はマス部材３の外周面即ち当り面に形成した弾性体を、５は当り部を成すハウジングを、９は遊動室をそれぞれ示しており、また６はダイナミックダンパ２におけるダンパマス、７はばね（ゴム）を、更に８は振動部材（車室部材）を示している。
【００１３】
この制振装置は次のように働く。
即ちこの制振装置１の場合、振動部材８が振動し始めるとこれと一体にハウジング５、即ち遊動室９が変位し、振動部材８と同期して振動し始める。
一方マス部材３は遊動室９内で振動方向に遊動状態にあるため、即ち遊動室９の内面に対し同方向に独立して自由に移動するため、振動部材８の振動時にその遊動室９の内面に衝突し、ハウジング５の振動即ち振動部材８の振動を打ち消すように作用する。
【００１４】
このとき遊動室９の内面に衝突したマス部材３には、その遊動室９の内面から逆向きに運動エネルギーが与えられ（従って振動部材８の振動エネルギーの一部がマス部材３の運動エネルギーとして吸収される）、マス部材３は逆方向に運動を行う。
そして最初の当り面とは逆位置にある当り面に再び衝突してそこで再び遊動室９の内面、即ち振動部材８の振動を打ち消すように作用する。
【００１５】
マス部材３は以後も同様の運動を振動部材８とは逆位相ないし異なった位相で繰り返し行い、衝突の度に振動部材８の振動エネルギーを吸収するとともに、これを自身の運動エネルギーに変換して振動する遊動室９の内面に衝突し続ける。これによるエネルギー吸収によって振動部材８の振動エネルギーが減衰し効果高く制振される。
【００１６】
尚、遊動室９の内面とマス部材３との何れもが剛体から成っていると、衝突時に大きな異音（衝突音）が発生してしまう。
しかるに（ウ）の制振装置１では、マス部材３をゴム，樹脂等の弾性体４で被覆してあるため、衝突時に大きな異音が発生する問題がないとともに、衝突時における滑り摩擦，弾性体４の粘性挙動により振動エネルギーが熱に変換・吸収され、即ち弾性体４による制振作用が働いて振動部材８の振動減衰が助長される。
【００１７】
一方（イ）のダイナミックダンパ２は、振動部材８に対しダンパマス６をばね７を介して付加するもので、それらダンパマス６とばね７とから成る付加振動系の固有振動数を、主振動系の固有振動数（振動部材８の固有振動数）に対しチューニングすることで、振動部材８の共振倍率を低くし制振することができる。
【００１８】
しかしながらダイナミックダンパ２による制振では、上記のように単一の共振周波数の振動に対して効果を発揮するに過ぎず、他の周波数の共振を有効に防止することができない。即ち複数の周波数の共振に対しては有効でない。
しかもダイナミックダンパ２の場合には共振点の前後に新たに別の共振を生じる問題がある。
加えてばね７としてゴム弾性体を用いたときに、ゴム弾性体のばね定数が温度によって変化するために制振特性の温度依存性が高く、高温時や低温時に制振効率が減少してしまう。
【００１９】
更にまたダイナミックダンパ２ではダンパマス６として大きな質量が必要であって（振動部材８の１０％程度の質量が必要）、装置全体の重量が重くなるとともに、必要な設置スペースも大きく、更にまた制振可能な方向も定まっていて、多方向の振動に対して有効に働かないといった種々の問題が内在している。
【００２０】
しかるに（ウ）の制振装置１では、マス部材３を独立移動可能に設けておいて、これを制振すべき振動部材８とは逆位相ないし異なった位相で運動させて遊動室９の内面に衝突させ、振動エネルギーを吸収減衰するものであるため周波数依存性が特になく、広い周波数範囲に亘って振動を抑制することができ、また衝突方向を多方向に取ることが容易且つ簡単であって、多方向の振動を抑制することができ、しかも温度に対する依存性も小さく、高温から低温までの幅広い温度範囲で良好な制振効果を発揮する。
またマス部材３の必要な質量も軽量で足り（振動部材８の５％程度の質量で足りる）、装置全体の所要スペースも小さくコンパクトにでき、尚且つ振動部材８に対し簡単に装着できるなど種々の特長を有している。
【００２１】
図１（Ｂ）は振動部材８に対して制振装置１を装着したときの制振効果をダイナミックダンパ２を装着した場合及びそれらを装着しない場合との比較において表したものである。
但し図１（Ｂ）中ｃが制振装置１を装着した場合、ｂがダイナミックダンパ２を装着した場合、ａがそれらの何れをも装着しない場合をそれぞれ示している。
【００２２】
この図１（Ｂ）の制振特性から分るように、図１（Ａ）（イ）のダイナミックダンパ２を装着した場合、特定の周波数領域（ここでは高周波数側の領域）において共振を抑制できるものの、共振点の前後に別の新たな共振を生じており、更に低周波数側での共振に対しては効果を現していないが、図１（Ａ）（ウ）の制振装置１を装着した場合、高周波数側においても低周波数側においても効果を現しており、更にまた共振点の前後に別の新たな共振を生ぜしめるといった現象も生じない。
【００２３】
以上、単一の遊動室内に弾性体にて外面を被覆した単一のマス部材を遊動状態に収容した制振装置についての作用を説明したが、本発明はかかる単一の遊動室内に、外面を弾性体で被覆した角部を有する形状の複数のマス部材を隙間を介して遊動状態に収容して成るもので、かかる本発明の制振装置の場合、振動部材の振動に伴って遊動室内の複数のマス部材が遊動室の内面に衝突したり、マス部材同士が衝突したりして振動を効果的に減衰する。
【００２４】
しかも本発明の制振装置では、各マス部材が角部を有する形状をなしているため、遊動室内で各マス部材が不規則運動して姿勢や向き，位置を変化させながら衝突するため、転がり抵抗が大であるとともに衝突回数が多く、そのことによって振動減衰を効率高く行う。
【００２５】
本発明において、遊動室の内面は鉄，アルミニウム合金等の金属や硬質の樹脂その他の硬質材にて構成することができる。
またマス部材はそれ自体、ゴム，樹脂等の弾性体にて構成することができる。但しこの場合、その内部に金属粉等を混入させて成る高比重ゴム，高比重樹脂等として構成しておくことが望ましい。尚、マス部材をゴム，樹脂等の弾性体で構成する場合には、マス部材自体によって、外面を被覆するためのゴム，樹脂等の弾性体を構成することが可能である。
またこのマス部材は、ゴム，樹脂等の弾性体の発泡体として構成することもできる。
但しより効果的な制振をなす上でマス部材は鉄，アルミニウム合金，鉛等の金属でこれを構成しておくことが望ましい。その場合にはマス部材の外面にゴム，樹脂等の弾性体を別途に形成することとなる。
【００２６】
本発明において、上記隙間はマス部材を遊動室の内面及び他のマス部材に対し最も効果的に衝突させる上で重要な意味があり、この意味において隙間は０．０５〜２．０ｍｍの範囲で形成するのが望ましく、より望ましくは０．２〜１．０ｍｍの範囲である。
【００２７】
本発明においては、上記弾性体としてゴム，樹脂を用いることができる。
ここでゴムとしては例えばＮＲ，ＳＢＲ，ＢＲ等のジエン系ゴム，ＥＰＤＭ系ゴム，ウレタン系ゴム，シリコン系ゴム等各種のゴムを用いることができる。
また樹脂としては例えばポリプロピレンやポリアミド等の熱可塑性樹脂，ポリオレフィンやウレタン，ポリエステル系の熱可塑性エラストマその他のものを用いることができる。
【００２８】
ここで弾性体はマス部材に加硫接着等によって接着固定しておいても良いし或いはまた非接着状態でマス部材の外面に形成しておくこともできる。
【００２９】
本発明においては、遊動室内に収容した複数のマス部材をそれぞれ同一形状となしておくことができ（請求項６）、また各マス部材は好適には正多面体形状若しくは略軸対称の多面体形状となしておくことができる（請求項２）。
マス部材をこのような形状としておくことで、マス部材同士或いは遊動室の内面に対するマス部材の衝突回数をより多くすることができる。
【００３０】
ここで多面体とは、４つ以上の平面多角形で囲まれた立体のことをいい、また正多面体とは、全ての面が合同な正多角形から成り、各頂点に集まる辺の数が全て等しい多面体のことをいう。
尚正多面体形状の例としては、正１２面体形状，正２０面体形状等がある。
【００３１】
また本発明では、遊動室を振動部材とは別体に構成してこれを振動部材に設けるといったことも可能であるが、かかる遊動室を振動部材自体に形成しておくことが望ましい（請求項３）。
このようにすることで制振装置の構成を簡素化することができ、また振動部材への制振装置の装着も容易となる。
【００３２】
本発明は回転体から成る振動部材に適用し、上記遊動室をその回転方向の溝として形成しておくことができる（請求項４）。
更にこの場合において、その回転方向の溝は全周に亘り連続した環状の溝となしておくことができる（請求項５）。
【００３３】
【実施例】
次に本発明をクランクシャフトの軸端に設けられるＶプーリに適用した場合の実施例を以下に詳述する。
図２おいて、１０はピストン１２の往復運動によって回転運動するクランクシャフトで、１４はその軸端に設けられたフライホイール、１６はフライホイール１４とは反対側の軸端に設けられたＶプーリ（振動部材）（回転体）である。
【００３４】
Ｖプーリ１６はその全体が金属製の部材であって、図３に示しているように中心部にボス部１８を有し、また外周部にＶベルトを巻き掛けるための環状のベルト溝２０を有している。
また中心部と外周部との間の位置において、（Ｂ）に示しているように断面が略Ｕ字状をなす環状溝が形成されている。
【００３５】
この環状溝はＶプーリ１６の図中左面で開口する開口形状をなしており、その開口部が図４にも示しているようにドーナツ盤状の蓋プレート２４で閉鎖され、以って周方向（回転方向）に全周に亘り連続した円環状をなす遊動室２２が形成されている。
ここで蓋プレート２４はボルト２６にてＶプーリ１６に固定されている。
【００３６】
即ちＶプーリ１６の本体をハウジング３０としてその内部に、周方向に全周に亘り連続した円環状をなす遊動室２２が形成されている。
そしてその遊動室２２内に、多数のマス部材２８が周方向（回転方向）に微小な隙間を隔てて並んだ状態で遊動可能に収容されている。
【００３７】
マス部材２８はこの例では金属製の部材であって、その全外面がゴム等の弾性体３２（図５参照）で被覆されている。
ここでマス部材２８は、図３（Ａ）に示しているようにそれぞれ同一形状且つ平面形状が六角形状をなしている。
詳しくはこの例のマス部材２８は、図４にも示しているようにその全体形状が２つの六角錐をそれらの底面で合せた形態の、軸対称の多面体形状をなしている。
図中３４はそのマス部材２８における角部を表している。
【００３８】
また図５においてＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５はマス部材２８と遊動室２２の内面との間或いはマス部材２８と２８との間の隙間を表している。
【００３９】
本例の制振装置２５の場合、クランクシャフト１０の回転に伴ってＶプーリ１６が振動（主として捩り振動であるが曲げ振動その他の振動でも同様）し始めると、単一の円環状の遊動室２２内に収容された多数のマス部材２８が、遊動室２２の内面に衝突し或いは多数のマス部材２８同士が衝突し、Ｖプーリ１６の振動ひいてはクランクシャフト１０の振動を打ち消すように作用する。
【００４０】
このとき各マス部材２８には衝突に伴って運動エネルギーが与えられて、遊動室２２内で不規則な回転運動，位置移動を伴って遊動室２２の内面や他のマス部材２８に対して衝突を繰り返し、Ｖプーリ１６を介してクランクシャフト１０の振動を打ち消し続ける。
【００４１】
特に本例の制振装置２５にあっては、マス部材２８が全体として多数の角部３４を有する軸対称の多面体形状をなしており、円環状の遊動室２２の内面を転動するに際して、マス部材を球状にした場合に比べて転がり抵抗が大きく且つ衝突回数が多いため、衝突に基づくエネルギー吸収を効果的に行う。
その結果としてＶプーリ１６及びクランクシャフト１０の振動エネルギーが効果的に吸収されて、良好に振動抑制される。
【００４２】
またマス部材２８と遊動室２２の内面との衝突及びマス部材２８同士の衝突は、マス部材２８の外面を被覆している弾性体３２を介して行われるため、その際に滑り摩擦によるエネルギー吸収、更には弾性体３２の粘性挙動による減衰が良好に行われる。
また弾性体３２を介して衝突が行われるため、衝突の際に大きな衝突音が発生するといったことも防止される。
【００４３】
かかる本例の制振装置２５は、ダイナミックダンパと異なって周波数依存性が特になく、広い周波数範囲に亘って振動を抑制することができ、また温度に対する依存性も小さく、高温から低温まで幅広い温度範囲で良好な制振効果を発揮する。
また幅広い周波数帯域に亘って振動を良好に抑制できるとともに、捩り振動のみでなく曲げ振動やその他のモードの振動に対しても効果的に制振効果を発揮する。
【００４４】
加えて本例の制振装置２５の場合、マス部材２８の質量も軽量で足りるため、装置全体の所要スペースは小さくコンパクトであり、従って狭い限られたスペースにおいても良好に制振装置２５を装着することができる。
特に本例の制振装置２５の場合、Ｖプーリ１６の内部に容易にこれを内蔵した形態で装着することができる。
【００４５】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上記例示したマス部材２８の形状は一例に過ぎないものであって、かかるマス部材２８は上記以外の略軸対称の多面体形状若しくは正多面体形状、例えば正１２面体形状，正２０面体形状或いはマス部材２８の錐体部をカットした形状等他の様々な角部を有する形状に構成することができるし、また上例では遊動室２２が全周に亘り連続した環状をなしているが、場合によって周方向に延びる複数の溝を不連続で設けてそれらを遊動室となし、各遊動室内に複数の角部を有する形状をなすマス部材を収容するといったことも可能である。
【００４６】
また本発明は図２のフライホイール１４その他の回転部材（回転体）或いは非回転部材に装着して、その振動を制振するようになすことも可能であるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制振装置の理解を助けるために示した参考図である。
【図２】本発明の一実施例である制振装置を装着したＶプーリをクランクシャフトその他とともに示す図である。
【図３】同実施例の制振装置をＶプーリに装着した状態で示す図である。
【図４】図３の要部を各部材に分解して示す図である。
【図５】図３の要部の側面断面図及び正面断面図である。
【図６】従来公知の制振装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１６  Ｖプーリ（振動部材）
２２  遊動室
２５  制振装置
２８  マス部材
３２  弾性体
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５  隙間
【図１】
2004150607.tif 000003
【図２】
2004150607.tif 000004
【図３】
2004150607.tif 000005
【図４】
2004150607.tif 000006
【図５】
2004150607.tif 000007
【図６】
2004150607.tif 000008