(57)【要約】【課題】　振動を低減させるとともにシャフトの捩り応力を減少させることができる回転数適応型振動減衰器を提供する。【解決手段】　本発明の回転数適応型振動減衰器は、ハブ部分（１）を有し、このハブ部分に、少なくとも一個の慣性質量部材（２）が、周方向に隣接する各二つの支持部分（３）を介して、その少なくとも一個の慣性質量部材（２）が当該ハブ部分（１）に対して振り子式の相対運動を行うことができるように可動式に支持され、回転数適応型振動減衰器が回転数と異なる固有振動数ｆEを有するものにおいて、回転数適応型振動減衰器の固有振動数ｆEが励起振動の次数ｘとシャフトの回転数ｎとの積と異なっているように、少なくとも一個の慣性質量部材（２）が配列及び形成されていることを特徴とする。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に回転軸（Ｄ）を中心に回転可能なシャフト用の回転数適応型振動減衰器であって、ハブ部分（１）を有し、このハブ部分に、少なくとも一個の慣性質量部材（２）が、周方向に隣接する各二つの支持部分（３）を介して、その少なくとも一個の慣性質量部材（２）が当該ハブ部分（１）に対して振り子式の相対運動を行うことができるように可動式に支持され、前記回転数適応型振動減衰器が回転数と異なる固有振動数ｆEを有するものにおいて、
　前記回転数適応型振動減衰器の固有振動数ｆEが励起振動の次数ｘとシャフトの回転数ｎとの積と異なっているように、前記少なくとも一個の慣性質量部材（２）が配列及び形成されていることを特徴とする回転数適応型振動減衰器。
【請求項２】
回転軸（Ｄ）を中心に回転可能なシャフト用の回転数適応型振動減衰器であって、ハブ部分（１）を有し、このハブ部分に、少なくとも一個の慣性質量部材（２）が、周方向に隣接する各二つの支持部分（３）を介して、その少なくとも一個の慣性質量部材（２）が当該ハブ部分（１）に対して振り子式の相対運動を行うことができるように可動式に支持され、中央位置において回転軸（Ｄ）から前記少なくとも一個の慣性質量部材のモーメント中心（Ｍ）までの距離がＬであり、前記中央位置において前記少なくとも一個の慣性質量部材（２）の重心（Ｓ）から当該慣性質量部材（２）のモーメント中心（Ｍ）までの距離がｌであり、励起振動の次数がｘであるものにおいて、
　Ｌ／ｌ≠ｘ2であることを特徴とする回転数適応型振動減衰器。
【請求項３】
請求項１及び２に記載の回転数適応型振動減衰器。
【請求項４】
0.5ｘ2 ＜ Ｌ／ｌ ＜ ｘ2である請求項２又は３記載の回転数適応型振動減衰器。
【請求項５】
0.6ｘ2 ＜ Ｌ／ｌ ＜ 0.95ｘ2である請求項２又は３記載の回転数適応型振動減衰器。
【請求項６】
0.8ｘ2 ＜ Ｌ／ｌ ＜ 0.9ｘ2である請求項２又は３記載の回転数適応型振動減衰器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転数適応型振動減衰器を備えている、特に自動車エンジンのクランクシャフト。
【請求項８】
前記クランクシャフト（15）が、その一方の端部でフライホイールに接続され、もう一方の端部に前記回転数適応型振動減衰器を備えている請求項７記載のクランクシャフト。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のクランクシャフトを備えている、特に乗用車の自動車エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、特に回転軸を中心に回転可能なシャフト用の回転数適応型振動減衰器に関する。より詳細には、本発明は、ハブ部分を有し、このハブ部分に、少なくとも一個の慣性質量部材が、周方向に隣接する各二つの支持部分を介して、その少なくとも一個の慣性質量部材が当該ハブ部分に対して振り子式の相対運動を行うことができるように可動式に支持され、このとき回転数適応型振動減衰器が回転数と異なる固有振動数ｆEを有する回転数適応型振動減衰器に関する。
【背景技術】
【０００２】
　周期的に作動する装置のシャフトには、例えば内燃機関のクランクシャフトには、回転運動に重畳する回転振動が発生し、その振動数はシャフトの回転数と異なる。この回転振動を低減させるために、振動減衰器が設けられる。この振動減衰器は、その振動減衰器が装置の回転振動を比較的広い回転数領域にわたって、特に理想的には回転数の全領域にわたって減衰することができる場合に回転数適応型振動減衰器と呼ばれる。この場合、回転振動減衰器は、慣性質量部材が遠心力によって回転軸の周りをできるだけ遠く離れて回ろうとする原理に基づいている。回転運動に重畳する回転振動によって、慣性質量部材の振り子式の相対運動が生じる。回転振動減衰器は、回転数に特に比例する固有振動数ｆEを有し、その結果シャフトの回転数ｎ（１秒あたりの回転数）に同様に比例している振動数を有する回転振動を広い回転数領域にわたって減衰させることができる。
【０００３】
　減衰器の固有振動数がｆE＝ｘ×ｎであるように構成されている回転数適応型振動減衰器が公知である（例えば特許文献１参照）。この場合に、ｘは励起振動の次数である。ｘの値は、例えば４気筒４サイクルの場合にはｘ＝２を有し、６気筒４サイクルの場合にはｘ＝３であり、「ｎ」はシャフトの回転数である。
【特許文献１】独国特許出願公開第19831160号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　本発明は、振動を低減させるとともにシャフトの捩り応力を減少させることができる回転数適応型振動減衰器の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　上記課題は、冒頭に記載した形式の回転数適応型振動減衰器において、減衰器の固有振動数ｆEが、励起振動の次数ｘとシャフトの回転数ｎの積と異なっているように慣性質量部材が配列及び形成されていることによって解決される。
【０００６】
　本発明の回転数適応型振動減衰器は、好ましくは周期的に作動する装置、特に内燃機関において使用することができる。
【０００７】
　本発明の回転数適応型振動減衰器の形式及びこれを調整することによって、例えば自動車エンジンのクランクシャフトに接続されている回転数適応型振動減衰器の応力を著しく減少させ得ることが明らかになった。本発明の回転数適応型振動減衰器の形式及びこれを調整することによって、例えばクランクシャフトにおける捩り振動を著しく低減させることが可能である。
【０００８】
　上記課題は、同様に、回転軸を中心に回転するシャフト用の回転数適応型振動減衰器であって、ハブ部分を有し、このハブ部分に、少なくとも一個の慣性質量部材が、周方向に隣接する各二つの支持部分を介して、その少なくとも一個の慣性質量部材が当該ハブ部分に対して振り子式の相対運動を行うことができるように可動式に支持され、Ｌを回転軸から少なくとも一個の慣性質量部材の回転中心又はモーメント中心Ｍまでの距離、ｌを少なくとも一個の慣性質量部材の重心Ｓからその慣性質量部材のモーメント中心Ｍまでの距離、ｘを励起振動の次数とした場合に、Ｌ／ｌ≠ｘ2である回転数適応型振動減衰器によって解決される。
【０００９】
　回転軸からモーメント中心Ｍまでの距離Ｌを慣性質量部材の重心からモーメント中心までの距離ｌで割った商（Ｌ／ｌ）が、励起振動の次数ｘの二乗（ｘ2）と異なっていることによって、捩り振動の改善された低減が同様に達成される。慣性質量部材の重心からその慣性質量部材のモーメント中心までの距離ｌは、振り子の長さとも呼ばれる。
【００１０】
　本発明の特に有利な態様によれば、0.5ｘ2 ＜ Ｌ／ｌ ＜ ｘ2である。少なくとも一個の慣性質量部材が、この条件を満たすようにハブ部分に配列及び形成されていることによって、捩り振動のさらに改善された低減を達成することができる。
【００１１】
　さらに改善された捩り振動の低減は、0.6ｘ2 ＜ Ｌ／ｌ ＜ 0.95ｘ2なる条件が満たされている場合に達成される。
【００１２】
　0.8ｘ2 ＜ Ｌ／ｌ ＜ 0.9ｘ2なる条件が満たされている場合が特に有利である。
【００１３】
　さらに本発明は、本発明による回転数適応型振動減衰器を備えている、特に自動車エンジンの、クランクシャフトに関する。
【００１４】
　本発明の特に有利な態様によれば、クランクシャフトは、その一方の端部にフライホイールが接続され、その反対側の端部に本発明による回転数適応型振動減衰器が配置されている。回転数適応型振動減衰器をフライホイールとは反対側の端部に配置する「フロントエンド」とも称される前端へのこの配列によって、クランクシャフトに発生する捩り振動を特に効果的に低減することができ、クランクシャフトの応力を相応に有利に低減することが可能となる。
【００１５】
　最終的に本発明は、本発明によるクランクシャフトを備えている、特に乗用車の、自動車エンジンにも関する。
【発明の効果】
【００１６】
　本発明の回転数適応型振動減衰器は、特に回転軸を中心に回転可能なシャフト用の回転数適応型振動減衰器であって、ハブ部分を有し、このハブ部分に、少なくとも一個の慣性質量部材が、周方向に隣接する各二つの支持部分を介して、その少なくとも一個の慣性質量部材が当該ハブ部分に対して振り子式の相対運動を行うことができるように可動式に支持され、回転数適応型振動減衰器が回転数と異なる固有振動数ｆEを有するものにおいて、回転数適応型振動減衰器の固有振動数ｆEが励起振動の次数ｘとシャフトの回転数ｎとの積と異なっているように、少なくとも一個の慣性質量部材が配列及び形成されていることを特徴とする。
【００１７】
　このような構成であることによって、振動を低減させるとともにシャフトの捩り応力を減少させることができる回転数適応型振動減衰器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
　さらに本発明の主題を図に基づいて、さらに詳細に説明する。
【００１９】
　図１に示す回転数適応型振動減衰器は、回転軸Ｄの周囲で回転可能な１つのハブ部分１及び、周方向に隣接して配置されている複数の慣性質量部材２を有する。図１に示す実施形態の場合には、５個の慣性質量部材が周方向に隣接して示されている。各慣性質量部材２は、周方向に間隔をもって配置されている２本のピン３によって支持されている。これらのピンは回転軸Ｄに対して平行となるように配置されている。各ピン３は、曲線軌道４、５を転動可能である。ハブ部分に形成されている曲線軌道５は、回転軸Ｄに向かって開く略Ｕ字形の輪郭を有する。慣性質量部材２に形成されている曲線軌道４は、同じく略Ｕ字形であるが、回転軸Ｄとは反対側に開く、曲線軌道５とは逆向きに開く輪郭を有する。ハブ部分１に対して慣性質量部材２がこのように支持されていることによって、慣性質量部材２はハブ部分１に対して相対的に揺動することが可能となる。この場合には、慣性質量部材２が、回転軸Ｄから慣性質量部材の重心までの距離が最大となる中央位置を起点に、傾き位置又はずれた位置における運動軌道に沿って、ハブ部分に対して相対的に、行きつ戻りつ、往復運動可能であるように、曲線軌道４及び５、ならびにピン３を用いた慣性質量部材２の支持は構成、配列されている。遠心力の作用する場で行われる慣性質量部材２のこのような振り子運動の場合、傾き位置において、慣性質量部材２の重心は中央位置に位置しているときよりも回転軸Ｄに接近している。
【００２０】
　回転運動に重畳する回転振動が生じることによって、慣性質量部材２は、図１に示すその中央位置から曲線の運動軌道に沿ってハブ部分１に対して相対的に移動する。このとき、各慣性質量部材２は、ハブ部分１に対して相対的に並進運動を行う。各慣性質量部材２は、回転軸Ｄに垂直な平面内で、ハブ部分１に対して移動する。
【００２１】
　さらに慣性質量部材２は、ピン３を収容する開口部又は凹所６に、案内軌道４に対向する案内軌道７を有し、それによってその凹所６は、回転軸Ｄから離れる側を向いて開く略Ｕ字形をしている。
【００２２】
　図２は、本発明による減衰器の断面図を示し、図２の場合には、図１の場合とは異なり、慣性質量部材２を覆う保護キャップ８がハブ部分１を覆っている。図２に示す本発明の実施形態の場合、慣性質量部材２はそれぞれ対をなしてハブ部分１の両側に配置され、かつ対をなすそれぞれの慣性質量部材は共通のピン３によって支持されている。慣性質量部材に設けられている曲線軌道４は、緩衝層10を介して慣性質量部材２内に支持されている挿入片９によって形成されている。類似の方法で、ハブ部分１の曲線軌道５は、緩衝層12を介してハブ部分１に支持されている挿入片11によって形成されている。
【００２３】
　図２では、案内軌道７を形成する挿入要素13も明瞭に示している。類似の挿入要素14が同じくハブ側に取り付けられている。
【００２４】
　本発明によれば、減衰器の固有振動数ｆEが励起振動の次数ｘとシャフト（図示されていない）の回転数ｎとの積と異なるように、慣性質量部材２がハブ部分１に配列及び形成されている。このような形態は、特に以下で詳細に記載する慣性質量部材の配列及び形成によって達成することができる。
【００２５】
　図３は、図１及び２に関連して開示したように、ピン３を介してハブ部分１に支持されている慣性質量部材２を概略的に示す。慣性質量部材２は重心Ｓを有する。慣性質量部材２の曲線軌道４及びハブ部分１の曲線軌道５は、弧状又は弓形をしている。より分かり易くするために、曲線軌道４及び５の弧又は弓形を構成する円及びその円の中心を図３に示す。この実施例では、曲線軌道４及び５のそれぞれの曲線軌道は同一かつ単一の半径を有する。しかしながら、図示するこのような実施例とは異なり、軌道に沿ってその半径が変化するように、曲線軌道４及び５を形成することも可能である。
【００２６】
　さらに各慣性質量部材２はモーメント中心Ｍを有する。ここでモーメント中心Ｍとは、慣性質量部材の重心がその周囲を回転する空間内の点である。モーメント中心Ｍの周りを重心が回転する。図３には、慣性質量部材２の中央位置でのモーメント中心Ｍを示す。曲線軌道４として、ここに図示する円弧の場合には、モーメント中心Ｍの位置は、シャフトに対して固定され、かつ慣性質量部材の傾きに左右されない。
【００２７】
　さらに図３では、回転軸Ｄから（慣性質量部材の中央位置での）モーメント中心Ｍまでの距離をＬで示す。慣性質量部材２の重心Ｓからその慣性質量部材２のモーメント中心Ｍまでの距離をｌで示す。距離ｌは、慣性質量部材２の振り子の長さとも呼ばれる。図示する実施形態の場合、距離ｌは、曲線軌道４及び５の弓形を構成するそれぞれの円の中心間の距離とも等しい。同様に円柱形状のピン３の直径をｄで示し、また曲線軌道４及び５を構成する弓形すなわち円の直径をｄ'で示す。
【００２８】
　さらに本発明は、距離Ｌを距離ｌで割った商（Ｌ／ｌ）が励起振動の次数ｘの二乗（ｘ2）と異なっていること（Ｌ／ｌ≠ｘ2）を定めている。特に商（Ｌ／ｌ）が、0.5ｘ2と1.0ｘ2の範囲内であることが好ましい。さらに商（Ｌ／ｌ）が0.6ｘ2と0.85ｘ2の範囲内、特に0.7ｘ2と0.8ｘ2の範囲内である場合が特に有利である。
【００２９】
　図３に関し、この図は概略図であり、この図において、距離Ｌ及び距離ｌの寸法が縮尺に忠実には示されていないことに注意されたい。
【００３０】
　図４には、本発明に従う回転数適応型振動減衰器16を備えている自動車エンジンのクランクシャフト15を示す。一部分のみが示されているクランクシャフトは、その一方の端部（図示されていない）でエンジンのフライホイールと接続している。これは、クランクシャフトの駆動装置側の端部である。クランクシャフトのもう一方の端部（図中左方）、すなわち駆動装置と反対側の端部17は、クランクシャフト前端（フロントエンド）とも呼ばれ、この端部17に本発明の回転数適応型振動減衰器16が配置されている。
【００３１】
　図４に示す実施例の場合には、回転数適応型振動減衰器16は、図２に関連して説明した回転数適応型振動減衰器と同様に、周方向に隣接する慣性質量部材２がピン３を介して曲線軌道４、５に支持されている。図４に示す実施形態は、図２に示す実施形態の場合と異なり、１本のピン３にただ一個の慣性質量部材が取り付けられている。図４に示す実施形態は、ハブ部分１の間に慣性質量部材２が挟まれ、各慣性質量部材２が、周方向に間隔をもって配置されている２本のピン３によってハブ部分に支持されている場合を含む。これに対して図２の場合の慣性質量部材は、ハブ部分を挟んで、常に対になって取り付けられている。最後に図４には、回転数適応型振動減衰器16に隣接してクランクシャフト前端（フロントエンド）に取り付けられているベルト車18を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】回転数適応型振動減衰器の一形態を示す平面図である。
【図２】本発明による振動減衰器の一部分を示す断面図である。
【図３】本発明による振動減衰器を示す概略図である。
【図４】クランクシャフトの「フロントエンド」に本発明の回転数適合式振動減衰器を取り付けた様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１　　　ハブ部分
２　　　慣性質量部材
３　　　ピン
４　　　曲線軌道
５　　　曲線軌道
６　　　凹所
７　　　案内軌道
８　　　保護キャップ
９　　　挿入片
１０　　　緩衝層
１１　　　挿入片
１２　　　緩衝層
１３　　　挿入要素
１４　　　挿入要素
１５　　　クランクシャフト
１６　　　振動減衰器
１７　　　クランクシャフト前端
１８　　　ベルト車
Ｄ　　　回転軸
Ｌ　　　回転軸からモーメント中心までの距離
Ｍ　　　モーメント中心
Ｓ　　　重心
ｄ　　　ピンの直径
ｄ'　　　曲線軌道の直径
ｌ　　　慣性質量部材の重心からその慣性質量部材のモーメント中心までの距離
【図１】
2004076947.tif 000002
【図２】
2004076947.tif 000003
【図３】
2004076947.tif 000004
【図４】
2004076947.tif 000005