(57)【要約】【課題】振子部材に外力が入力されるタイミングと、振子部材が行う往復運動の振幅が大きくなるタイミングとの一致が繰り返し発生すると、往復運動の振幅が徐々に増幅され、往復運動の非線形性や、振子部材が転動面を転動する際のすべり量が増大し、振子ダンパの振動減衰性能が低下する虞がある。【解決手段】回転部材２の回転中心から外周側に離れた場所に設けられた収容３室に、往復運動する振子部材を備える振子ダンパであって、前記振子部材は、第１振子部材５と、第２振子部材６と、中央部と外縁部のうちいずれか一方に入力された外力の反力を外力が入力されていない方の部位で発生する弾性部材とから構成されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材と、
前記回転部材の回転中心から外周側に離れた場所に設けられた収容室と、
前記収容室に収容され、前記収容室を構成する内壁面の一部である転動面に沿って往復運動をする振子部材と
を備える振子ダンパにおいて、
前記振子部材は、
第１振子部材と、
第２振子部材と、
中央部と外縁部のうちいずれか一方に入力された外力の反力を外力が入力されていない方の部位で発生する弾性部材と、
前記第１振子部材および第２振子部材を前記転動面に沿って回転可能に保持し、かつ前記弾性部材と接続する接続部材と
を備えることを特徴とする振子ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材のトルク変動あるいは捩り振動を減衰させる振子ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるエンジンのクランクシャフトや変速機のインプットシャフト、あるいはドライブシャフトなどは、エンジンの回転数変動や出力トルク変動に起因して、その軸心周りに固有の捩り振動を生じることがある。
【０００３】
この捩り振動が大きくなる回転数領域や、捩り振動の周期とエンジンの爆発変動の周期とが共振しやすい回転数領域において、捩り振動を低減するために上記クランクシャフトやインプットシャフトなどの回転部材に取り付けられ、捩り振動を減衰させる振子ダンパが特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の振子ダンパは、フライホイールと、フライホイール本体に形成された収容室と、この収容室の内壁面の一部に形成された曲面形状の転動面と、フライホイールの回転変動あるいは捩り振動にともない、転動面に沿って往復運動可能な振子部材とを備えている。
【０００５】
転動面は一定半径の円形状に形成されており、この転動面のうち、フライホイールの径方向外側に膨らむ部分で振子部材が転動しながら（面に沿って転がりながら）往復運動を行う。この振子部材の往復運動は、フライホイールの回転にともなって振子部材に生じる遠心力（復元力）に起因するもので、フライホイールに生じた回転変動あるいは捩り振動とは逆位相となる。よって、フライホイールに生じた回転変動のうち、振子部材の往復運動次数に等しい所定次数の回転変動、あるいは捩り振動を減衰することができる。
【０００６】
また、特許文献２に記載の振子ダンパは、転動面はフライホイール外径方向へ膨らむ曲面形状で構成されており、転動面上で往復運動する振子部材に作用する遠心力が振子部材の振れ角に比例するようなっている。よって、振子部材の振れ角の大きさに関わらず、フライホイールに生じた回転変動あるいは捩り振動の振動を安定して減衰させることができる。
【特許文献１】特開平６−５８３７３号公報
【特許文献２】特開２０００−１８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１あるいは特許文献２に開示されるような、従来の振子ダンパ（フライホイール）をエンジンのクランクシャフトなどの回転部材に取り付けた場合、振子部材に対し、回転変動や捩り振動に起因するものとは異なる外力が入力されるタイミングと、振子部材が行う往復運動の振幅が大きくなるタイミングとが一致する場合がある。
【０００８】
ここで、「回転変動や捩り振動に起因するものとは異なる外力」とは、例えば振子ダンパをエンジンのクランクシャフトに備えた車両が悪路を走行した際、車両に加わる上下左右の振動に基づいて振子ダンパ（および振子部材）に加わる外力のことをいう。
【０００９】
回転変動や捩り振動に起因するものとは異なる外力が入力されるタイミングと、振子部材が行う往復運動の振幅が大きくなるタイミングが一致した場合、振子部材に入力された外力によって振子部材が更に変位し、その変位方向と往復運動の方向が同じであれば、振子部材が行う往復運動の振幅は更に大きくなる。
【００１０】
このように、振子部材に外力が入力されるタイミングと、振子部材が行う往復運動の振幅が大きくなるタイミングとの一致が繰り返し発生すると、往復運動の振幅が徐々に増幅される場合がある。つまり、振子部材に入力された外力によって、振子部材は自励振動することになる。
【００１１】
自励振動が続き、振子部材が行う往復運動の振幅が増幅を続けると、往復運動の非線形性や、振子部材が転動面を転動する際のすべり量が増大し、振子ダンパの振動減衰性能が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る振子ダンパでは、回転部材と、回転部材の回転中心から外周側に離れた場所に設けられた収容室と、収容室に収容され、この収容室を構成する内壁面の一部である転動面に沿って往復運動をする振子部材とを備える振子ダンパにおいて、振子部材は、第１振子部材と、第２振子部材と、中央部と外縁部のうちいずれか一方に入力された外力の反力を外力が入力されていない方の部位で発生する弾性部材と、第１振子部材および第２振子部材を転動面に沿って回転可能に保持し、かつ弾性部材と接続する接続部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
弾性部材は、第１振子部材、もしくは第２振子部材へ入力された外力を減衰させることができる。より具体的には、例えば、第１振子部材に対し、第１振子部材が第２振子部材へ接近するような外力が入力されたとすると、弾性部材は第１振子部材から第２振子部材へ近づくように変位し、その外力の転動面接線方向成分が弾性部材の中央部に伝達される。一方で、弾性部材の外縁部では、中央部に伝達された外力とは逆向きの反力（弾性力）を発生し、中央部に伝達された外力の一部を打ち消すことができる。
【００１４】
従来技術のように、弾性部材を介さず単純に第１振子部材および第２振子部材を連結して振子部材を構成した場合（あるいは、単一部材のみで振子部材を構成した場合）、第１振子部材、もしくは第２振子部材に入力された外力はそのまま作用する。よって、第１振子部材および第２振子部材の変位量は、第１振子部材あるいは第２振子部材に入力された外力に応じた変位量となる。
【００１５】
一方、本件発明のように弾性部材を介した場合、第１振子部材、もしくは第２振子部材に入力された外力は、その一部を弾性部材が生じた反力によって打ち消すことができる（入力された外力を減衰することができる）ため、弾性部材を介さずに構成した場合と比べ第１振子部材および第２振子部材の変位量を小さくすることができる。
【００１６】
本発明に係る振子ダンパによれば、振子部材に入力された外力の一部を弾性部材によって打ち消し減衰させることができるため、振子部材に外力が入力されるタイミングと振子部材が行う往復運動の振幅が増大するタイミングとが一致した場合であっても、振子部材に入力された外力による往復運動の振幅増大量を抑えることができる。
【００１７】
振子部材に外力が入力されるタイミング、振子部材が行う往復運動の振幅が増大するタイミングとの一致が頻発し振子部材が自励振動を続けた場合でも、その振幅の増大量を抑えることができるため、振子ダンパの性能低下を抑えることができる。
【００１８】
また、弾性部材は、振子部材に外力が入力されず往復運動のみを行っている場合、その往復運動にともなって第１振子部材もしくは第２振子部材に入力される外力では変形しない程度の強度を有しているため、往復運動にともなって生じる外力以外の何らかの外乱による外力が入力されなければ第１振子部材および第２振子部材は通常の振子部材として振る舞うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る振子ダンパを、図１〜図５に基づいて説明する。まず、図１および図２を参照して、本実施例に係る振子ダンパ１を説明する。振子ダンパ１は、回転する回転部材、例えば車両に搭載されるエンジンのクランクシャフトや変速機のインプットシャフト（入力軸）、あるいはドライブシャフト等の既知の回転体に取り付けられ、取り付けられた回転部材の回転変動、もしくはこれに起因する捩り振動を吸収、もしくは減衰する振子ダンパである。図１には、１つの振子ダンパ１が取り付けられる回転面に対し、垂直な方向から見た全体図を示す。図２には、振子ダンパ１に設けられる収容室３周りの拡大図を示す。
【００２０】
振子ダンパ１は、上記のような既知の回転体と一体回転する回転部材２と、その回転部材２の回転中心よりも外周側に位置し、円筒形状に形成された収容室３と、収容室３を構成する内壁面の一部であって一定曲率の円弧面で形成される転動面４と、収容室３に収容され回転部材２の回転変動あるいはこれに起因する捩り振動に応じて転動面４を往復運動する第１振子部材５および第２振子部材６からなる慣性質量体１０（詳細は後述する）を備えている。本実施例では、図１に示すように、本実施例では収容室３は回転部材２の上下左右に１つずつ、計４つが形成され、一収容室あたり１つの慣性質量体１０を備えている。
【００２１】
ここで、第１振子部材５および第２振子部材６を含む複数の要素から構成される慣性質量体１０について、図３および図４を参照して説明する。図３は、慣性質量体１０を上方から見た図（転動面４に対して垂直方向から見たＤ矢視図）であって、図４は慣性質量体１０を側方から見た図（転動面４に対して水平方向から見たＣ矢視図）である。
【００２２】
第１振子部材５および第２振子部材６は、慣性質量体１０の質量の大部分を占め、転動面４を往復運動する際に慣性力を生じ、回転体のねじり振動を減衰させるのに十分な質量を有している。この第１振子部材５および第２振子部材６は、接続部材１２ａ、１２ｂ、および１６によって転動面４を転動可能に保持されるとともに、第１振子部材５と第２振子部材６の間に皿バネ１１を介して接続されている。皿バネ１１は、例えば所定の弾性係数を有する皿バネであって、その中央部に入力された力と反対向きの反力を外縁部で発生するようになっている。あるいは、外縁部に入力された力と反対向きの反力を中央部で発生することもできる。この皿バネ１１は本発明における弾性部材に相当する。
【００２３】
第１振子部材５と皿バネ１１とは、第１振子部材５の転動中心軸１４から皿バネ１１に向かって延伸し、第１振子部材５の側面（転動面４に対し水平方向から第１振子部材５を見た面、Ｃ矢視図面）を挟みこむ一対の棒状部材１２ａと、この一対の棒状部材１２ａを連結し、第１振子部材５の転動中心軸１４と同方向に延伸する一本の棒状部材１２ｂとから構成される接続部材１２を介して接続されている。第１振子部材５と接続部材１２とは第１振子部材５の転動中心軸１４においてピン１３で接続され、皿バネ１１と接続部材１２とは連結部１５によって互いの中央部を接続している。第１振子部材５と接続部材１２とはピン１３で接続されるが、第１振子部材５は転動面４に沿って転動可能なように保持されるため、第１振子部材５の往復運動を妨げることはない。
【００２４】
第２振子部材６と皿バネ１１とは、第２振子部材６の転動中心軸１８から皿バネ１１に向かって延伸し、第２振子部材６の側面（転動面４に対し水平方向から第２振子部材６を見た面、Ｃ矢視図面）を挟みこむ一対の棒状部材から構成される接続部材１６を介して接続されている。第２振子部材６と接続部材１６とは、第２振子部材６の転動中心軸１８においてピン１７で接続され、皿バネ１１と接続部材１６とは、連結部１９によって接続部材１６の皿バネ１４側端部と皿バネ１１の外縁部とを接続している。第２振子部材６と接続部材１６とはピン１７で接続されるが、第２振子部材６は転動面４に沿って転動可能なように保持されるため、第２振子部材６の往復運動を妨げることはない。
【００２５】
慣性質量体１０は、慣性力を生じるように所定の質量を有する第１振子部材５および第２振子部材６に加え、第１振子部材５および第２振子部材６とともに転動面４を往復運動する要素である皿バネ１１、（第１振子部材５に接続される）接続部材１２、（第２振子部材６に接続される）接続部材１６、（第１振子部材５に接続される）ピン１３、（第２振子部材６に接続される）ピン１７、（皿バネ１１の中央部に位置する）連結部１５、（皿バネ１１の両端部に位置する）連結部１９を含めたものをいう。
【００２６】
慣性質量体１０は、その往復振動次数によって回転部材２の所定次数の捩り振動を吸収、もしくは減衰するものであるから、慣性質量体１０の往復運動次数が、吸収もしくは減衰したい回転部材２の捩り振動の次数、すなわち回転変動次数に等しくなるように、あるいはその回転変動次数に近似した値になるように慣性質量体１０の質量が設定される。ただし、慣性質量体１０の質量の大部分は第１振子部材および第２振子部材によって占められるため、実際は第１振子部材および第２振子部材の質量を所望の値に設定すればよい。
【００２７】
図５は、図２に示すＡ−Ａ´線に沿う断面図（Ｂ矢視図）を示してある。ここでは、第１振子部材５を含む断面を示しており、第１振子部材５の両側面に、接続部材１２およびピン１３がある。ピン１３は、第１振子部材５の転動中心軸１４とピン１３の中心軸とが一致するように一体形成されている。第１振子軸第１振子部材５と一体に形成されている。ピン１３は接続部材１２と互いに回転可能に嵌合しているため、第１振子部材５は接続部材１２に対し転動中心軸１４を中心として転動（回転）可能である一方、転動中心軸１４は接続部材１２に対してずれることがない。これは、第２振子部材６を含む断面であったとしても同様であり、接続部材およびピンを第２振子部材６に接続されるものに置き換えることができる。
【００２８】
以上、図１〜図５で説明される本実施例に係る振子ダンパ１は、回転部材２の回転変動あるいはこれに起因する捩り振動に応じて、慣性質量体１０が転動面４を往復運動することで、回転部材２の所定次数の捩り振動を吸収、もしくは減衰することができる。また、振子ダンパ１が取り付けられた回転体に予期し得ないショックが入力された場合でも、捩り振動の吸収能力、もしくは減衰能力の低下を抑えることができる。
【００２９】
振子ダンパ１が取り付けられた回転体に予期し得ないショックが入力された場合について、以下で詳細に説明する。例えば、車両に搭載されるエンジンのクランクシャフト（図示せず）に本実施例に係る振子ダンパ１を適用したとすると、車両が平坦路を走行している場合は、慣性質量体１０の往復運動によって、回転部材２の回転変動あるいはこれに起因する捩り振動を吸収、もしくは減衰することができる。
【００３０】
一方、例えば悪路を走行しており、車両に予期し得ないショックが入力された場合は、このショックが外力として慣性質量体１０に入力される。慣性質量体１０のうち、特に外力による影響を受けるのは、慣性力を生じるべく所定の（大きな）質量を有する第１振子部材５もしくは第２振子部材６であり、ここでは第１振子部材５が外力による影響を受ける場合を考える。
【００３１】
第１振子部材５に対し、第１振子部材５が第２振子部材６へ接近するような外力が入力された場合、入力された外力は接続部材１２および連結部１５を介して皿バネ１１の中央部へ伝達される。皿バネ１１は例えば所定の弾性係数を有する皿バネであって、慣性質量体１０の往復運動にともなって第１振子部材５に入力される外力では変形しない程度の強度を有している。よって、通常走行時、言い換えると、第１振子部材５に入力される外力が慣性質量体１０の往復運動にともなって生じる力のみである時は皿バネ１１は変形しない。しかし、悪路走行時、言い換えると、第１振子部材５に入力される外力が慣性質量体１０の往復運動にともなって生じる力を上回った時は、接続部材１２および連結部１５を介して皿バネ１１の中央部に入力された力によって変形し、中央部に入力された力と反対向きの反力を外縁部で発生することができる。つまり、皿バネ１１は、第１振子部材５に入力された過大外力を受けて反力を発生し、第１振子部材５に入力された外力の一部を打ち消すことができる。
【００３２】
ここで、仮に第１振子部材５および第２振子部材６の間に皿バネ１１が無く、一連の接続部材によって連結されている場合を考えると、第１振子部材５に入力された外力は減衰することなくそのまま慣性質量体１０に作用し、変位するため、慣性質量体１０の往復運動の振幅が大きくなる。これにより、振子ダンパの捩り振動吸収能力、もしくは減衰能力が低下する虞がある。
【００３３】
しかし、本実施例に係る振子ダンパ１は、上記のように第１振子部材５に入力された外力の一部を打ち消すことができるので、慣性質量体１０の変位を抑え、往復運動の振幅増大を低減することができる。これにより、振子ダンパ１の捩り振動吸収能力、もしくは減衰能力を維持することができる。
【００３４】
これは、第１振子部材５に対し、第１振子部材５が第２振子部材６から離間するような外力が入力された場合も同様で、皿バネ１１は中央部に入力される力と反対向きの反力を外縁部で発生し、第１振子部材５が第２振子部材６から離間するような外力の一部を打ち消すことができる。これにより、振子ダンパ１の捩り振動吸収能力、もしくは減衰能力を維持することができる。
【００３５】
また、第１振子部材ではなく、第２振子部材に外力が入力された場合は、皿バネに伝達される力は皿バネの中央部ではなく外縁部に入力されるが、皿バネ１１は外縁部に入力される力と反対向きの反力を中央部で発生するため、入力された外力の一部を打ち消すことができる。よって、第２振子部材６に外力が入力された場合でも、第１振子部材５に外力が入力された場合と同様の作用効果を奏する。
【００３６】
なお、転動面４はその曲率が次第に変化するような楕円形状やサイクロイド形状によって形成することもでき、転動面４を往復運動する慣性質量体１０の移動軌跡における瞬間曲率中心が、慣性質量体１０の振幅の大きさに応じて変化するように構成してもよい。
【００３７】
また、皿バネ１１は、中央部と外縁部（両端部）で互いに打ち消すような力を発生するような弾性部材であればよく、例えば図６に示すように、渦巻バネ２０を用いてもよい。
【００３８】
また、図３および図４のように第１振子部材５、接続部材１１、第２振子部材６の順ではなく、図７および図８のように第１振子部材５、第２振子部材６、皿バネ１１（もしくは第２振子部材６、第１振子部材５、皿バネ１１）の順に配置されてもよい。
【００３９】
この場合、図３および図４を用いて説明したように、振子ダンパ１の捩り振動吸収能力もしくは減衰能力を維持することができるだけでなく、慣性質量体１０が転動面４から離間するほどに過大なショックが入力された場合でも、皿バネ１１側から転動面４に衝突することができた場合は衝突時の衝撃を緩衝することができ、慣性質量体１０の損傷を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本実施形態に係る振子ダンパの全体図を示したものである。
【図２】図２は、本実施形態に係る振子ダンパの一部であって、特に収容室周りを拡大したものである。
【図３】図３は、本実施形態に係る振子ダンパを構成する慣性質量体を示したもので、転動面に対して垂直方向から見た図（Ｄ矢視図）である。
【図４】図４は、本実施形態に係る振子ダンパを構成する慣性質量体を示したもので、転動面に対して水平方向から見た図である（Ｃ矢視図）。
【図５】図５は、図２におけるＡ−Ａ´面で切断した断面図であって、第１振子部材を含む収容室内部を示した図（Ｂ矢視図）である。
【図６】図６は、皿バネの変形例として渦巻状のバネを示したものである。
【図７】図７は、本実施形態に係る振子ダンパを構成する慣性質量体の変形例を、転動面に対して垂直方向から見た図（Ｄ’矢視図）である。
【図８】図８は、本実施形態に係る振子ダンパを構成する慣性質量体の変形例を、転動面に対して水平方向から見た図（Ｃ’矢視図）である。
【符号の説明】
【００４１】
１…振子ダンパ、２…回転部材、３…収容室、４…転動面、５…第１振子部材、６…第２振子部材、１０…慣性質量体、１１…皿バネ、１２…接続部材、１３…ピン、１４…転動中心軸、１５…連結部、１６…接続部材、１７…ピン、１８…転動中心軸、１９…連結部、２０…渦巻バネ
【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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【図７】
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【図８】
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