(57)【要約】【課題】エンジンの回転変動によりドライブシャフトに生じる捩り振動を抑える、簡易な構成でかつ安価な回転速度変動抑制装置を提供する。【解決手段】回転速度変動抑制装置１０は、エンジンのドライブシャフトに取り付けられる装置本体１１と、エンジンの回転速度を検出する回転角センサ２４と、回転角センサによる検出結果からエンジン回転速度の変動成分を算出する回転速度変動算出部２６と、回転速度変動算出部により得られた変動成分を打ち消す抑制信号を生成して駆動部２８に出力する抑制信号生成部２７とを備える。装置本体は、内側金具１２と、内側金具の外側に同軸状に配設された外側金具２１と、内側及び外側金具間に配設されて両金具を弾性的に連結するゴム弾性体層２３と、内側金具に設けた環状凹部１３ｂ内に固定された永久磁石１７と、磁石に接近して環状凹部内に挿入されたコイル部１８とを備える。【選択図】    図１
2004150508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平な筒形状であって中心に設けた軸穴によってエンジンのドライブシャフトに挿通固定される内側金具と、該内側金具の外周面から径方向に離間してかつ同軸状に配設された環状の外側金具と、前記内側金具と外側金具間に配設されて該内側金具と外側金具とを弾性的に連結するゴム弾性体層と、前記内側金具又は外側金具のいずれか一方に同軸状に周方向に沿って極性を揃えて配設された複数の磁石と、前記内側金具及び外側金具とは別個に設けられ、前記磁石に接近して配置されて該磁石と共に発電電動手段を構成するコイル部とを備えてなる装置本体と、
前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
該回転速度検出手段による検出結果からエンジン回転速度の変動成分を算出する回転速度変動算出手段と、
該回転速度変動算出手段により得られた該変動成分を打ち消す抑制信号を生成して、該抑制信号を前記コイル部側に出力する抑制信号生成手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの回転速度変動抑制装置。
【請求項２】
前記内側金具又は外側金具に、その一平面側から同軸状にかつ軸方向に延びる環状凹部を設け、前記磁石が該環状凹部内の径方向の一方側に取り付けられ、前記コイル部が、該環状凹部内の径方向他方側にて前記磁石に接近して挿入されることを特徴とする前記請求項１に記載のエンジンの回転速度変動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのドライブシャフトに取り付けられて、エンジンの回転変動に伴いドライブシャフトに生じる捩り振動を抑えるエンジンの回転速度変動抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジンの回転速度変動抑制装置としては、例えばトーショナルダンパ、フライホイールダンパ等ダンパ形式の装置が知られている。トーショナルダンパは、偏平な筒形状であって中心に設けた軸穴によってエンジンのドライブシャフトに挿通固定される内側金具と、内側金具の外周面から径方向に離間してかつ内側金具に対して同軸状に配設された質量部材として機能する環状の外側金具と、内側金具と外側金具間に加硫成形等により形成されて内側金具及び外側金具を弾性的に連結するゴム弾性体層とを備えている。トーショナルダンパにおいては、ゴム弾性体層及び外側金具を調整することにより、その振動減衰特性の中心周波数が、ドライブシャフトに発生する回転振動の捩り共振周波数にチューニングされ、それにより、ドライブシャフトの回転変動が抑制されるようになっている。
【０００３】
また、その他のエンジンの回転速度変動抑制装置としては、例えば特許文献１に示すように、エンジンに連結された発電電動機（モータジェネレータ）の発生トルクによりエンジンの回転数変動を抑制するものが知られている。この回転数変動抑制装置は、ドライブシャフトの回転角度を検出する角度検出手段と、予めドライブシャフトの回転角度に応じた発電電動機が発生すべきトルク値を記憶したトルク記憶手段と、角度検出手段が検出した回転角度に基づいてトルク記憶手段からトルク値を読出し、発生トルクが読み出したトルク値となるように発電電動機を制御する制御手段とを備えている。そして、この回転数変動抑制装置は、エンジンの回転角度に応じたトルクを発電電動機が発生することができ、制御応答遅れのないフィードフォワード制御を実現することができるので、エンジンのトルク変動を迅速に抑制することができる効果が得られる。同様の回転速度変動抑制装置について、特許文献２にも示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４２８８６号公報（第１，２頁、図１）
【特許文献２】
特開平５−３０２５２６号公報（第１頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ダンパタイプの回転速度変動抑制装置の場合、図４に示すように、振動の中心周波数ｆｃ成分が図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように抑制されるが、中心周波数ｆｃの両側の周波数域ｆｓ１，ｆｓ２の振動成分が残されるため、全体として回転振動を有効に抑えることができないという問題がある。また、その他の回転速度変動抑制装置は、発電電動機の回転制御に用いるインバータの容量を負荷（エンジンのトルク）に応じて決める必要があり、そのために大きな電力が必要になる。その結果、この回転変動抑制装置は、制御コストが高価になり、簡易な車両用の装置としては不適当である。
【０００６】
本発明は上記した問題を解決しようとするもので、エンジンの回転変動によりドライブシャフトに生じる捩り振動を抑えて、車両の良好な乗り心地を確保することができる、簡易な構成でかつ安価なエンジンの回転速度変動抑制装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、上記請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、偏平な筒形状であって中心に設けた軸穴によってエンジンのドライブシャフトに挿通固定される内側金具と、内側金具の外周面から径方向に離間してかつ同軸状に配設された環状の外側金具と、内側金具と外側金具間に配設されて内側金具と外側金具とを弾性的に連結するゴム弾性体層と、内側金具又は外側金具のいずれか一方に同軸状に周方向に沿って極性を揃えて配設された複数の磁石と、内側金具及び外側金具とは別個に設けられ、磁石に接近して配置されて磁石と共に発電電動手段を構成するコイル部とを備えてなる装置本体と、エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、回転速度検出手段による検出結果からエンジン回転速度の変動成分を算出する回転速度変動算出手段と、回転速度変動算出手段により得られた変動成分を打ち消す抑制信号を生成して、抑制信号をコイル部側に出力する抑制信号生成手段とを設けたことにある。
【０００８】
上記のように構成した請求項１の発明においては、エンジンのドライブシャフトに取り付けられてドライブシャフトと一体で回転する装置本体は、内側金具の外周側にゴム弾性体層を介して質量部材として機能する外側金具が設けられてダンパ機構になっており、外側金具及びゴム弾性体層がドライブシャフトの回転振動の捩り共振周波数にチューニングされている。そのため、エンジン回転に伴うドライブシャフトの捩り共振周波数の振動に対して、外側金具の振動をゴム弾性体層の弾性変形により吸収する振動減衰作用により、ドライブシャフト振動が減衰させられる。一方、このダンパ機構により、捩り振動の中心周波数成分の抑制は行われるが、中心周波数の両側の周波数域の振動成分が残される。
【０００９】
これに対して、エンジンの回転に応じて、回転速度検出手段がエンジン回転速度を検出し、この検出結果から回転速度変動算出手段によりエンジン回転速度の変動成分が算出される。さらに、抑制信号生成手段が、回転速度変動算出手段により得られた変動成分を打ち消す抑制信号を生成して、抑制信号をコイル部側に出力する。抑制信号に応じてコイル部が通電されることにより、磁石との電磁作用によって磁石の取り付けられた内側金具を含む装置本体の回転が制限される。このように、装置本体の回転が抑制信号に応じて制限されることにより、ドライブシャフトの回転に含まれる捩り振動成分が抑えられ、ドライブシャフトの回転が均一な回転数で行われる。そのため、ドライブシャフトの捩り振動に伴う振動騒音の発生が抑えられる。
【００１０】
また、上記請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、前記請求項１に記載のエンジンの回転速度変動抑制装置において、内側金具又は外側金具に、その一平面側から同軸状にかつ軸方向に延びる環状凹部を設け、磁石が環状凹部内の径方向の一方側に取り付けられ、コイル部が、環状凹部内の径方向他方側にて磁石に接近して挿入されることにある。このように、内側金具又は外側金具に形成された環状凹部内に取り付けられた磁石と、凹部内に磁石に接近して挿入されたコイル部とにより発電電動手段が構成されていることにより、装置本体においてコイル部と磁石との配置が安定して確保される。したがって、コイル部と磁石とによる電磁作用が安定して発揮される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、一実施形態である車両のエンジンに適用した回転速度変動抑制装置の概略構成をブロック図により示したものであり、図２、３は、回転変動抑制装置を構成する装置本体を左側面図及び部分断面図により示したものである。回転速度変動抑制装置１０は、エンジン１のドライブシャフトＳに装着された装置本体１１と、ドライブシャフトＳの回転角度を検出する回転角センサ２４と、回転角センサ２４からの回転角信号を受けて装置本体１１の回転変動を抑える抑制信号を出力する電気制御装置２５と、抑制信号に基づいて装置本体１１のコイル部１８に通電する駆動部２８とを備えている。
【００１２】
装置本体１１は、金属製で偏平な筒形状であって、中心の軸穴１４ａによってエンジンのドライブシャフトＳに挿通され密着状態で固定される内側金具１２と、内側金具１２の外周面から径方向に離間してかつ同軸状に配設された質量部材として機能する環状の外側金具２１と、内側金具１２と外側金具２１間に加硫成形により形成されて内側及び外側金具１２，２１を弾性的に連結するゴム弾性体層２３と、内側金具１２の外周近傍位置にて同軸状に配設された発電電動手段１６とを備えている。
【００１３】
内側金具１２は、大径で軸方向長さが短い円筒形の外側筒部１３と、外側筒部１３の径方向内方に離間すると共に同軸状に配置された小径で軸方向長さが外側筒部１３と略同一である円筒形の中心筒部１４と、外側筒部１３と中心筒部１４とを連結する連結板部１５とを一体で備えている。外側筒部１３と中心筒部１４とは、互いに軸方向にずれて配置されている。外側筒部１３の他端側（図３の右端）と中心筒部１４の一端側（図３の左端）とが軸方向に重なり合っており、外側筒部１３の一端側（図３の右端）と中心筒部１４の他端側（図３の左端）が、重なり部分から互いに反対方向に突出している。連結板部１５は、円環形状であり、外側筒部１３と中心筒部１４の軸方向の重なり部分で両者間を径方向に連結している。中心筒部１４は、エンジン１のドライブシャフトＳが密着状態で挿嵌される軸穴１４ａを有している。装置本体１１は、軸穴１４ａにてドライブシャフトＳに密着状態で挿嵌され、中心筒部１４の他端側の突出部分に設けた中心筒部１４を径方向に貫通する図示しない取付穴に挿通されるボルト等によってドライブシャフトＳに固定される。
【００１４】
外側筒部１３は、外周面の軸方向中間位置にて周方向に沿ってかつ外方向に向けてわずかに突出する環状の突出部１３ａを設けている。また、外側筒部１３は、軸方向の一端面の径方向中間位置にて同軸状にかつ全周にわたって開口すると共に、他端近傍位置まで延びた円筒形の環状凹部１３ｂを有している。環状凹部１３ｂには、その径方向の軸心側半分の空間部分に、複数の永久磁石１７が、周方向に沿ってＮ極及びＳ極を揃えて円筒状に順次配列されている。なお、永久磁石の代りに電磁石を用いることも可能である。また、環状凹部１３ｂの径方向の外周側の半分の空間部分には、円筒状のコイル部１８が永久磁石１７に接近して挿入されている。コイル部１８は、環状凹部１３ｂから突出した外側部分が、例えばエンジン側のブラケット等（図示しない）に固定されるようになっている。
【００１５】
外側筒部１３により支持された永久磁石１７とコイル部１８とにより、発電電動手段１６が構成されている。すなわち、永久磁石１７が、エンジン１のドライブシャフトＳに取り付けられた装置本体１１の内側金具１２と共に、エンジン１の回転に伴って回転する回転子（ロータ）を構成している。また、ブラケット等に支持されたコイル部１８が固定子（ステータ）となっている。そして、発電電動手段１６は、エンジン１の回転に伴って回転する永久磁石１７（回転子）と、コイル部１８（固定子）との電磁作用により、発電される発電機として作用する。また、コイル部１８に通電することにより、永久磁石１７側を回転させる電動機として作用する。
【００１６】
外側金具２１は、軸方向長さが内側金具１２と同一の円環状の金具であり、内側金具１２外周面との間に環状の隙間を設けている。また、外側金具２１は、内周面の軸方向中間位置にて全周にわたってわずかに凹んだ環状の凹部２１ａを設けている。ゴム弾性体層２３は、内側金具１２と外側金具２１との間の円環状の隙間に充填されて、両金具１２，２１間を弾性的に連結している。ゴム弾性体層２３は、成形金型に内側金具１２と外側金具２１とをセットしてゴム加硫成形を行うことにより、両金具１２，２１と一体で形成される。ゴム弾性体層２３は、内側金具１２の外周面の突出部１３ａと外側金具２１の内周面の凹部２１ａとに係合して、両金具１２，２１との接着が一層強固にされており、両金具１２，２１の抜けが防止されている。
【００１７】
電気制御装置２５は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータ等により構成されており、回転角センサ２４からの回転角パルス信号からエンジン１の回転速度変動を算出する回転速度変動算出部（回転速度変動算出手段）２６と、算出された回転速度変動を打ち消すための抑制信号を作成する抑制信号生成部（抑制信号生成手段）２７とを備えている。回転速度変動算出部２６は、例えば入力された回転角パルス信号について１周期毎の立ち上がりをカウントすることにより時間を測定して、連続する周期のカウント時間の差を演算することにより、回転速度の変動成分信号を得るものである。また、抑制信号生成部２７は、変動成分信号を打ち消す抑制信号を、例えば適応制御，ＰＩＤ制御等の制御方法を用いて求めるものである。回転速度変動算出部２６の入力側には、回転角センサ２４が接続されており、抑制信号生成部２７の出力側には、駆動部２８が接続されている。駆動部２８は、抑制信号を増幅してコイル部１８に出力するものである。また、駆動部２８は、エンジン１の回転により、発電電動手段１６で発電された直流電力を蓄電する機能も備えている。
【００１８】
上記構成の実施形態においては、エンジン１の回転と一体で回転する装置本体１１は、内側金具１２の外周側にゴム弾性体層２３を介して外側金具２１が設けられてダンパ機構を構成しており、外側金具２１及びゴム弾性体層２３がドライブシャフトＳの捩り共振周波数ｆｃにチューニングされている。そのため、ドライブシャフトＳに生じる振動に対して、外側金具２１の振動をゴム弾性体層２３の弾性変形により吸収する振動減衰作用により、ドライブシャフトＳの捩り振動の中心周波数ｆｃが減衰させられる。なお、このダンパ機構によっては、図４（ｃ）に示すような中心周波数の両側の周波数域ｆｓ１，ｆｓ２の振動が残される。
【００１９】
一方、回転角センサ２４がクランクシャフトＳの回転角を検出して検出信号を回転速度変動算出部２６に出力する。回転速度変動算出部２６では、回転角検出信号からエンジン回転速度の変動成分を算出する。さらに、抑制信号生成部２７が、この変動成分からこれを打ち消す抑制信号を生成して、駆動部２８に抑制信号を出力する。駆動部２８は、抑制信号を増幅してコイル部１８を通電する。コイル部１８が通電されることにより、永久磁石１７との電磁作用によって永久磁石１７の取り付けられた内側金具１２を含む装置本体１１の回転を制限する。このように、装置本体１１の回転が、抑制信号に応じて制限されることにより、ドライブシャフトＳの回転に含まれた変動成分が抑えられ、ドライブシャフトＳの回転が均一な回転数で行われる。すなわち、図４（ｂ）に示すように、中心周波数ｆｃの振動成分と共に、その両側の周波数域ｆｓ１，ｆｓ２の振動成分も抑えられ、すなわち、ドライブシャフトの捩り振動成分が全周波数域で抑えられる。そのため、回転変動に伴うドライブシャフトＳの捩り振動が抑えられ、それに伴う振動騒音の発生が抑えられる。その結果、実施形態においては、車両の乗り心地が改善される。また、永久磁石１７が、内側金具１２に設けられた環状凹部１３ｂ内の軸心側に取り付けられ、コイル部１８が、環状凹部１３ｂ内に永久磁石１７に接近して挿入されていることにより、コイル部１８と永久磁石１７との配置が安定して確保される。したがって、両者による電磁作用が安定して発揮され、上記振動減衰効果が適正に得られる。
【００２０】
つぎに、装置本体３１の変形例について説明する。変形例の装置本体３１は、図５及び図６に示すように、発電電動手段１６を内側金具３２に代えて外側金具３７側に設けたものである。内側金具３２は、上記内側金具１２と同様の構造で、大径で軸方向長さが短い円筒形の外側筒部３３と、外側筒部３３の内側に同軸状に配置されると共に軸方向に互いにずれて配置された円筒形の中心筒部３４と、外側筒部３３と中心筒部３４とを連結する連結部３５とを一体で備えている。外側筒部３３は、径方向に薄肉にされている。中心筒部３４は、軸穴３４ａを有している。また、内側金具３２と外側金具３７との間にはゴム弾性体層２３が設けられており、両金具間を弾性的に連結している。
【００２１】
外側金具３７は、軸方向の一端面の径方向中間位置にて全周にわたって開口すると共に、他端近傍位置まで延びた円筒形の環状凹部３７ａを有している。環状凹部３７ａには、径方向の軸心側の半分の空間部分に、複数の永久磁石１７が、周方向に沿ってＮ極及びＳ極を揃えて円筒状に順次配列されている。また、環状凹部３７ａの径方向の外周側の半分の空間部分には、固定子（ステータ）である円筒状のコイル部１８が挿入されている。上記構成の変形例による装置本体３１について、発電電動手段１６を上記電気制御装置２５で制御することにより、上記実施形態に示したと同様の効果が得られる。
なお、上記各実施形態に示したエンジンの回転速度変動抑制装置については、一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】
上記請求項１の発明によれば、回転速度検出手段、エンジン回転速度の変動成分を算出する回転速度変動算出手段と、変動成分を打ち消す抑制信号を生成する抑制信号生成手段とにより、内側金具または外側金具に設けた発電電動手段のコイル部を通電制御することにより、装置本体のダンパ構造の振動減衰作用と合せて、ドライブシャフトの捩り振動を抑えることができる。その結果、請求項１の発明においては、捩り振動に伴う振動騒音の発生が抑えられ、車両の乗り心地が良好に確保される。また、装置本体においてコイル部と磁石との配置が安定して確保されることにより、コイル部と磁石とによる電磁作用が安定して発揮されるため、ドライブシャフトの捩り振動抑制効果が高められる（請求項２の発明の効果）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるエンジンの回転速度変動抑制装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同回転速度変動抑制装置の装置本体を示す左側面図である。
【図３】同装置本体を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の部分断面図である。
【図４】同回転速度変動抑制装置による振動制御前と制御後及び従来例による振動制御後の振動減衰特性を定性的に示すグラフである。
【図５】変形例である装置本体を示す左側面図である。
【図６】同装置本体を示す図５のＶＩ−ＶＩ線方向の部分断面図である。
【符号の説明】
１０…回転速度変動抑制装置、１１…装置本体、１２…内側金具、１３ｂ…環状凹部、１６…発電電動手段、１７…永久磁石、１８…コイル部、２１…外側金具、２３…ゴム弾性体層、２４…回転角センサ、２５…電気制御装置、２６…回転速度変動算出部、２７…抑制信号生成部、３１…装置本体、３２…内側金具、３７…外側金具、３７ａ…環状凹部、Ｓ…ドライブシャフト。
【図１】
2004150508.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004150508.tif 000005
【図４】
2004150508.tif 000006
【図５】
2004150508.tif 000007
【図６】
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