(57)【要約】【課題】転動体同士の接触や衝突を抑制することにより多くの転動体が往復運動するためのスペースを確保することができ、ひいては制振性能を向上させることができる捩り振動減衰装置を提供する。【解決手段】回転体７の回転中心Ｏ０から外れた箇所に曲率中心を有する転動面１４が回転体７に形成され、回転体７と共に回転することによる遠心力によって転動面１４に接触させられかつ回転体７の捩り振動によって転動面１４上を転動する複数の転動体１１，１７を備えた捩り振動減衰装置１において、捩り振動によって各転動体１１，１７が転動面１４上を転動する場合に、各転動体１１，１７が互いに接触しないように、回転体７の円周方向に対してねじれた方向に前記各転動体１１，１７を転動させるガイド機構１５，１９を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転中心から外れた箇所に曲率中心を有する転動面が前記回転体に形成され、前記回転体と共に回転することによる遠心力によって前記転動面に接触させられかつ前記回転体の捩り振動によって前記転動面上を転動する複数の転動体を備えた捩り振動減衰装置において、
前記捩り振動によって前記各転動体が前記転動面上を転動する場合に、前記各転動体が互いに接触しないように、前記回転体の円周方向に対してねじれた方向に前記各転動体を転動させるガイド機構を備えている
ことを特徴とする捩り振動減衰装置。
【請求項２】
前記ガイド機構は、前記転動体の外周縁と前記転動面とのいずれか一方に設けられた凸部と、いずれか他方に設けられて前記凸部に嵌合するガイド溝とを備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。
【請求項３】
前記凸部にはテーパ状の傾斜面が形成されており、
前記テーパ面に対向する面が前記ガイド溝に形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の捩り振動減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランクシャフトや動力伝達軸などの回転体の捩り振動を減衰するための装置に関し、特に捩り振動によって往復運動する質量体が回転体に取り付けられ、その質量体の往復運動により、回転体の捩り振動を減衰するように構成された装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動力源で発生させたトルクを伝達するための駆動軸などの回転体は、入力されるトルク自体の変動や回転体に連結されている機器を駆動することによる負荷トルクの変動などが要因となって振動が生じる場合がある。このようなトルクの変動は回転体に対して捩り振動として作用する。この種の振動を減衰するための装置が開発されており、その一例が特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載されている遠心振子式動吸振器は、回転体の外周側に形成された転動室の内壁面に軌道面が形成され、その軌道面上を捩り振動によって転動体が往復運動することにより上記の捩り振動を減衰するように構成されている。転動体の外周面には突起が形成されており、その突起に嵌合する溝が上記の軌道面に形成されている。また、転動体が回転体と共に回転して転動体に遠心力が作用しかつ回転体の円周方向への力が作用していない場合、転動体は軌道面のうち回転体の回転中心に対して最も離れた位置に移動させられている。この位置を以下の説明では、ニュートラル位置と記すことがある。このような構成の遠心振子式動吸振器では、回転体の捩り振動により転動体に円周方向の慣性力が生じて軌道面上を往復運動する場合、突起が溝に嵌合していることにより、回転体の回転軸線方向への転動体の移動が抑制される。そのため、転動体と転動室とが接触することによりそれらの間で発生する摩擦力を低減することができ、ひいては振動減衰性能を向上させることができる、とされている。
【０００４】
なお、特許文献２に記載されたフライホイールは、その半径方向で外側に形成された転動室の内部に、その内壁面に形成された転動面上をフライホイールの回転変動によって転動し、かつその転動の中心軸線がフライホイールの回転中心軸に対して傾斜したダンパマスが収容されて構成されている。この特許文献２に記載されたフライホイールでは、ダンパマスに生じる遠心力の作用方向と、ダンパマスの中心軸線方向とが直交しないために、ダンパマスを転動室の一方の側面の側に押し付ける分力が生じ、その分力によってダンパマスが一方の側面に接触させられた状態で往復運動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４９２９７号公報
【特許文献２】特開平６−２９４４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された遠心振子式動吸振器において、転動体の外径を大きくすれば、転動体の質量が増大することによる振動減衰性能の向上に有利に作用するものの、転動体の重心が回転体の回転中心側に寄ってしまい、所期の振動減衰性能を得られない可能性がある。また、転動体の往復運動による所期の振動減衰性能を得るためには、例えば隣接する転動体同士の接触や衝突を回避するためのスペースを確保しなければならず、その結果、装置が大型化する可能性がある。このようなスペースを確保することに替えて、各転動体同士を連結するとすれば、上述した接触や衝突を回避することができるものの、各転動体の往復運動を妨げないで、すなわち往復運動の次数を変化させないで接続するのは困難である。一方、転動体を密度の高い金属性材料、例えば金や鉛あるいはアクチノイドもしくはこれらの酸化物などによって形成すれば、転動体の質量を増大することができるものの、材料コストが増大したり、耐久性に不足が生じたり、取り扱いが困難であるなど未だ改良の余地がある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、転動体同士の接触や衝突を抑制することにより多くの転動体が往復運動するためのスペースを確保することができ、ひいては制振性能を向上させることができる捩り振動減衰装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転体の回転中心から外れた箇所に曲率中心を有する転動面が前記回転体に形成され、前記回転体と共に回転することによる遠心力によって前記転動面に接触させられかつ前記回転体の捩り振動によって前記転動面上を転動する複数の転動体を備えた捩り振動減衰装置において、前記捩り振動によって前記各転動体が前記転動面上を転動する場合に、前記各転動体が互いに接触しないように、前記回転体の円周方向に対してねじれた方向に前記各転動体を転動させるガイド機構を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ガイド機構は、前記転動体の外周縁と前記転動面とのいずれか一方に設けられた凸部と、いずれか他方に設けられて前記凸部に嵌合するガイド溝とを備えていることを特徴とする振動減衰装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記凸部にはテーパ状の傾斜面が形成されており、前記テーパ面に対向する面が前記ガイド溝に形成されていることを特徴とする振動減衰装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、転動体同士の接触を回避するために設けていたスペースに新たに転動体を配置することが可能になり、その結果、転動体の総質量を増大させることができるので振動減衰性能を向上させることができる。このように転動体同士の接触を防止もしくは抑制することができるので、例えば制振対象の捩り振動の次数が小さいことにより転動体の振幅が大きい場合であっても、所期の振動減衰性能を得ることができる。また、凸部にガイド溝が嵌合するため、転動体が転動する方向を維持することができる。すなわち、回転体の円周方向と、転動体が転動する方向とのなす角を変更するような外力が転動体に作用する場合であっても、所期の転動方向を維持することができる。また、上述したスペースに新たに転動体を配置することに替えて、各転動体を大型化してその質量を増大させることにより振動減衰性能を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る捩り振動減衰の一例を模式的に示してあり、（ａ）は捩り振動減衰装置の正面図であり、（ｂ）は捩り振動減衰装置の一部を拡大した断面図である。
【図２】図１に示す捩り振動減衰装置の一部を拡大して示す図である。
【図３】凸部と転動室の外周側の面との相対的な位置を模式的に示す図である。
【図４】転動体が往復運動している状態を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した例を模式的に示す図である。
【図６】図１に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した他の例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１に、この発明に係る捩り振動減衰装置１の一例を模式的に示してあり、（ａ）は捩り振動減衰装置１の正面図であり、（ｂ）は捩り振動減衰装置１の一部を拡大した断面図である。また図２に、図１に示す捩り振動減衰装置１の一部を拡大して示してある。図示しないエンジンの出力軸や変速機の入力軸などの回転軸と一体に回転する円柱形状の内側部材２に対して同心円状に円筒形状の外側部材３が設けられている。内側部材２の外周側に環状のスペーサー４が嵌め込まれており、そのスペーサー４によって内側部材２の外周面と外側部材３の内周面との間に形成される中空部を減少させるようになっている。内側部材２とスペーサー４とは例えばボルト５によって連結されている。中空部は以下に説明する転動体を収容するとともに、その転動領域を区画して確保し、さらには転動面を形成するためのものである。
【００１４】
スペーサー４の外周側に複数の突起部６が円周方向に一定の間隔を空けて形成されている。それらの突起部６は一例として円形もしくは半円形状に形成されており、図１における（ａ）および図２に示すように、突起部６と上述した中空部の内周縁のうち回転軸の半径方向で外周側の面との間に転動体を配置することにより回転軸の半径方向への転動体の移動を抑制するように構成されている。なお、詳細は図示しないが、内側部材２と外側部材３とを連結するとともに、上述した中空部を覆うカバー部材が設けられており、これらの内側部材２および外側部材３ならびにスペーサー４などによってこの発明における回転体７が構成されている。
【００１５】
図１に示す例では、中空部の内周縁のうち回転体７の半径方向で外周側の面８が、すなわち外側部材３の内周面８が回転体７の半径方向に連続して凹凸に変化する曲面として形成されている。外周面８とスペーサー４の外周側の面９との間の間隔が狭い部分によって中空部が区画されており、このようにして区画された部分が転動室１０となっている。各転動室１０の内部に転動体１１がそれぞれ収容されている。転動体１１は回転体７と共に回転して遠心力が作用することにより各転動室１０の外周面８に移動させられ、回転体７の捩り振動によって転動体１１に回転体７の円周方向の慣性力が生じると、以下に説明するガイド機構によって回転体７の円周方向に対して予め定めた角度θ１だけ捩れた方向にガイドされ、すなわち傾斜させられて後述する転動面上を転動する。
【００１６】
転動体１１は、図１の（ｂ）に示すように、円柱形状の軸部１１ａと、その両側に一体的に設けられかつ軸部１１ａの外径よりも大きな外径を有する円板部１１ｂ，１１ｃとによって構成されている。円板部１１ｂにおける軸部１１ａ側の面１１ｄに対して、円板部１１ｃにおける軸部１１ａ側の面１１ｅが対向しており、これらの各面１１ｄ，１１ｅの間に溝部１２が形成されている。その溝部１２に、転動室１０の外周面８に形成される凸部１３が嵌合することにより転動体１１の転動する方向がガイドされるようになっている。凸部１３は一例として外周面８の形状に沿って湾曲した矩形に形成されている。また、突起部６も溝部１２に嵌合するようになっている。すなわち、溝部１２の幅は、凸部１３や突起部６の幅よりも大きく形成されている。この溝部１２がこの発明におけるガイド溝に相当している。
【００１７】
また、凸部１３の上面が軸部１１ａの外周面に接触していて転動面１４となっている。凸部１３の高さは軸部１１ａの外周面から各円板部１１ｂ，１１ｃの外周縁までの長さと同じか、僅かに長く形成されている。これらの溝部１２と凸部１３とがこの発明におけるガイド機構１５に相当している。なお、ここに示す例では、転動面１４は一例として回転体７の半径より小さい曲率半径でかつ一定曲率の円弧面として形成されている。
【００１８】
これらの凸部１３と外周面８との相対的な位置について説明すると、図３に示すように、凸部１３は、その転動面１４に沿った方向が回転体７の円周方向あるいは回転面ｒｐに対して予め定めた角度θ１だけ捩れるように外周面８上に形成されている。すなわち、回転体７の円周方向に対して転動体１１が予め定めた角度θ１だけ捩れた方向に転動するようになっている。そのため、転動面１４を転動することにより変化する転動体１１の重心Ｇの位置を結んで形成される転動体１１の軌道面ｏｐが、回転体７の回転面ｒｐに対して予め定めた角度θ１だけ傾斜して交差するようになっている。その予め定めた角度θ１、すなわち傾斜角θ１は、一例として制振対象の捩り振動が回転体７に作用し、回転体７の円周方向に転動体１１に生じる慣性力ＩＦによって転動体１１が転動することができる最大の角度以下の角度程度となっている。その最大の角度とは、図３に示す例において、上述した二平面ｏｐ，ｒｐの交点あるいは交線を通りかつ回転体７の回転軸線に平行な平面ｐと、軌道面ｏｐとのなす角θ２がいわゆる摩擦角の場合である。そのため、上述した傾斜角θ１の範囲は、回転面ｒｐと平面ｐとのなす角（π／２）から上記のなす角θ２を減じた角度の範囲となっている。なお、突起部６も溝部１２に嵌合するように構成されているため、突起部６も回転体７の回転面ｒｐに対して角度θ１だけ傾斜させられている。
【００１９】
つぎに上述した構成の捩り振動減衰装置１の作用について説明する。回転体７が回転することにより転動室１０に収容されている転動体１１が回転体７と共に回転する。具体的には、転動体１１は遠心力によって転動面１４に押し付けられるため、転動体１１は回転体７の回転中心Ｏ０に対して公転する。転動面１４は回転体７の半径より小さい曲率半径の曲面であるから、転動面４の中央部すなわち転動面４の曲率中心と回転体７の回転中心Ｏ０とを結んだ線が転動面４に交差する位置が、回転体７の中心Ｏ０から最も離れた位置となる。そのため、転動体１１に遠心力が作用しかつ回転体７の円周方向への力が作用していない状態では、転動体１１は転動面４のうち回転体７の回転中心Ｏ０から最も離れた位置に移動させられる。図１および図２はその状態を示している。この位置をニュートラル位置と記す。このニュートラル位置においては、転動体１１の重心が、回転体７の回転中心Ｏ０と転動面１４の曲率中心とを結んだ線上に並ぶ。
【００２０】
回転体７に捩り振動が作用すると、回転体７と一体の回転軸を捩るように力が作用する。すなわち、回転体７に角加速度が生じることに伴って転動体１１に慣性力が作用する。転動体１４の転動する方向は、ガイド機構１５によってガイドされており、回転体７の回転面ｒｐに対して傾斜角θ１だけ捩れている。そのため、複数の転動体１４を回転体７に取り付けたとしても、各転動体１４は互いに接触せずに転動面１４上を往復運動することができる。その状態を図４に示してある。
【００２１】
ガイド機構１５によって転動する方向がガイドされた転動体１４に作用する力について説明する。転動体１１の軌道面ｏｐは回転体７の回転面ｒｐに対して予め定めた角度θ１だけ傾いて交差しているため、転動体１１に慣性力ＩＦが生じて例えば一方の側に転動する場合、図３に示すように、円板部１１ｂの側面１１ｄとこれに対向する凸部１３の側面１３ａとが接触する。慣性力ＩＦは図３に示すように、転動体１１の転動する方向の分力ｃｆ１と、その分力ｃｆ１に垂直な方向の分力ｃｆ２とに分解することができる。分力ｃｆ２は転動体１１を凸部１３に押し付けるように作用するため、転動体１１には軸部１１ａの外周面と転動面１４との間に生じる摩擦力ｆ１に加えて、側面１１ｄと側面１３ａとの間に生じる摩擦力ｆ２も作用する。すなわち、転動体１１は側面１１ｄと側面１３ａとの間で滑りを生じながら、側面１３ａに沿って転動する。そのため、傾斜角θ１はそれらの摩擦力ｆ１およびｆ２を合わせた摩擦力よりも分力ｃｆ１が大きくなるように設定される。なお、詳細は図示しないが、転動体１１に上述した慣性力ＩＦとは作用方向が逆向きの慣性力が生じて他方の側に転動する場合、円板部１１ｃの側面１１ｅとこれに対向する凸部１３の側面１３ｂとが接触する。そして同様の原理により、転動体１１は側面１１ｅと側面１３ｂとの間で滑りを生じながら側面１３ｂに沿って転動する。
【００２２】
図５に、図１に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した例を模式的に示してあり、ここに示す例は、転動体１１にこの発明におけるガイド機構の凸部を形成した例である。図５に示すように、転動体１１の軸部１１ａが大径に形成され、これに対して円板部１１ｂ，１１ｃが小径に形成されている。そのため、軸部１１ａの外周側が各円板部１１ｂ，１１ｃの外周縁から突出している。その突出している部分がこの発明におけるガイド機構の凸部に相当していて、その凸部に嵌合する溝部１２が外周面８に形成されている。すなわち、溝部１２幅は軸部１１ａの幅よりも幅広に形成されており、その溝に沿った方向が回転体７の円周方向あるいは回転面ｒｐに対して予め定めた角度θ１だけ捩れるように、すなわち傾斜している。また、溝深さは各円板部１１ｂ，１１ｃの外周縁から軸部１１ａの外周縁までの高さよりも短くなっている。このように図５に示す例では、軸部１１ａの外周側の部分が、溝部１２に嵌り込んで溝部１２の底面を転動面１４として転動するように構成されている。なお、円板部１１ｂ，１１ｃの外周面が、外周面８における溝部１２の両側の面（すなわち、外周面８）上を転動するように構成してもよい。一方、突起部６は、ほぼ円形状の一対の円板部と、それらの円板部の間に形成されて軸部１１ａがはまり込む溝部とによって形成されている。図５に示す突起部６も回転体７の回転面ｒｐに対して角度θ１だけ傾斜させられている。
【００２３】
したがって、図５に示すように構成された転動体１１においても、転動体１４の転動する方向はガイド機構１５によってガイドされるため、複数の転動体１４を回転体７に取り付けたとしても、各転動体１４は互いに接触せずに転動面１４上を往復運動することができる。また、転動体１１に慣性力ＩＦが生じて例えば一方の側に転動する場合、軸部１１ａの側面１１ｆと溝部１２を形成している一方の側面１２ａとが接触して摩擦力ｆ２が生じる。すなわち、転動体１１はそれらの側面１１ｆ，１２ａの間で滑りを生じながら溝部１２の側面１２ａに沿って転動する。なお、詳細は図示しないが、転動体１１に上述した慣性力ＩＦとは作用方向が逆向きの慣性力が生じて他方の側に転動する場合、軸部１１ａの他方の側面１１ｇと溝部１２の他方の側面１２ｂとが接触し、同様の原理により、転動体１１はそれらの側面１１ｇ，１２ｂの間で滑りを生じながら他方の側面１２ｂに沿って転動する。
【００２４】
図６に、図１に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した他の例を模式的に示してある。図６に示すように、転動室１０の外周面８に転動面１４が形成されており、その転動面１４上におけるニュートラル位置付近にテーパ面を有する凸部１６が形成されている。凸部１６は一例として三角柱形状に形成されており、テーパ状の２面１６ａ，１６ｂの交線が回転体７の回転面ｒｐに対して角度θ１だけ捩れて、すなわち傾いて交差している。転動体１７は図６に示す例では、転動体１７の軸方向で両端部の外径に比較して中央付近の外径が短く形成されている。すなわち、転動体１７は軸方向の両側から中央付近に向けて傾斜したテーパ状の傾斜面１７ａ，１７ｂがそれぞれ形成されており、それらの各傾斜面１７ａ，１７ｂによって溝部１８が形成されている。また、各傾斜面１７ａ，１７ｂは凸部１６のテーパ面１６ａ，１６ｂにそれぞれ対向している。これらの凸部１６と溝部１８とによってこの発明におけるガイド機構１９が構成されている。なお、図６に示す例では、突起部６はほぼ半円形に形成されており、突起部６における転動体１７側に、凸部１６と対称な形状の、すなわち三角柱形状の凸部が形成されている。その凸部は、図６に示すように、転動体１７の傾斜面１７ａ，１７ｂに対向するとともに、傾斜面１７ａ，１７ｂによって形成される溝にはまり込むテーパ面６ａ，６ｂを備えている。図６に示す突起部６においては、テーパ状の２面６ａ，６ｂの交線が回転体７の回転面ｒｐに対して角度θ１だけ傾斜させられている。
【００２５】
このような構成の捩り振動減衰装置１においては、転動体１７に慣性力ＩＦが生じて一方の側に転動する場合であってかつ転動体１７がニュートラル位置付近にある場合、凸部１６は溝部１８に嵌合しており、転動体１７の傾斜面１７ａと凸部１６のテーパ面１６ａとが接触している。すなわち、これらの面１６ａ，１７ａが接触している箇所において、転動体１７の転動する方向がテーパ面１６ａに沿った方向にガイドされ、また変更される。そして、ニュートラル位置から外れた場合、凸部１６は溝部１８に嵌合しないため、転動体１７の転動する方向はガイドされない。すなわち、ニュートラル位置から外れた場合、転動体１７の転動する方向はテーパ面１６ａに沿った方向から外れる可能性がある。しかしながら、往復運動によって転動体１７がニュートラル位置付近に戻ることにより傾斜面１７ａとテーパ面１６ａとが接触すると、転動体１７の転動する方向が、テーパ面１６ａに沿った方向にガイドされる。このように、図６に示すガイド機構１９は転動体１７の転動方向を調整あるいは補正する機能を有していると言うことができる。
【００２６】
したがって、図６に示す構成の捩り振動減衰装置１においても、転動体１７の転動する方向はガイド機構１９によってガイドされるため、複数の転動体１７を回転体７に取り付けたとしても、各転動体１７は互いに接触せずに転動面１４上を往復運動することができる。また、図６に示す例では、図１および図５に示す例に比較して、凸部１６が溝部１８に嵌合する箇所が少ないために摩擦力ｆ２を生じる箇所が低減され、その結果、転動体１７を転動し易くすることができる。さらに、ニュートラル位置付近においては、テーパ面１６ａ，１７ａ同士が接触することになるため、過大な慣性力が作用する場合であっても、凸部１６が溝部１８に噛み込んだり、これらが相互に引っ掛かることを防止もしくは抑制することができる。
【００２７】
このように、この発明に係る捩り振動減衰装置１においては、傾斜角θ１に沿って転動体１１を転動させることができるため、転動体１１同士の接触を防止もしくは抑制することができ、これにより所期の振動減衰性能を得ることができる。また、転動体１１同士の接触を回避するために設けていたスペースを低減することができるので、回転体７に配置する転動体１１の数を増大させることができる。すなわち、装置に搭載する転動体１１の総質量を増大させることができるので、振動減衰性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…捩り振動減衰装置、  １１，１７…転動体、  １２，１８…溝部、  １３，１６…凸部、  １４…転動面、  １５，１９…ガイド機構。
【図１】
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【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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