JP5708528B2 - Torsional vibration damping device - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to an apparatus for attenuating torsional vibration of a rotating body such as a crankshaft and a power transmission shaft, and in particular, a mass body that reciprocates due to torsional vibration is attached to the rotating body, and the mass body rotates by reciprocating motion of the mass body. The present invention relates to an apparatus configured to damp body torsional vibrations.

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。このような回転体の捩り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。   Rotating bodies such as a drive shaft for transmitting torque generated by a driving force source are caused by fluctuations in the input torque itself and fluctuations in load torque caused by driving devices connected to the rotating body. And vibration may occur. Such torque fluctuations act as torsional vibrations on the rotating body. Devices for attenuating such torsional vibrations of a rotating body have been developed, and examples thereof are described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

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転動面が形成され、その転動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転動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、転動体は転動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転動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。   In the centrifugal pendulum type dynamic vibration absorber described in Patent Document 1, a rolling surface is formed on the inner wall surface of a rolling chamber formed on the outer peripheral side of the rotating body, and the rolling element is twisted on the rolling surface by torsional vibration. Is configured to dampen the torsional vibration by reciprocating. A protrusion is formed on the outer peripheral surface of the rolling element, and a groove that fits into the protrusion is formed on the rolling surface. In addition, when the rolling element rotates together with the rotating body and centrifugal force acts on the rolling element and no force in the circumferential direction of the rotating body acts, the rolling element moves to the rotation center of the rotating body on the rolling surface. It is moved to the most distant position. In the following description, this position may be referred to as a neutral position. In the centrifugal pendulum type dynamic vibration absorber having such a configuration, when the inertial force in the circumferential direction is generated in the rolling element by the torsional vibration of the rotating body and the reciprocating motion is performed on the rolling surface, the protrusion is fitted in the groove. Thereby, the movement of the rolling element in the rotation axis direction of the rotating body is suppressed. Therefore, it is said that the frictional force generated between the rolling elements and the rolling chambers can be reduced, and the vibration damping performance can be improved.

なお、特許文献２には、振子の固有振動数を変更できるように構成された遠心振子式吸振器を備えた回転駆動装置が記載されている。その遠心振子式吸振器は回転軸に固定された固定円板に形成された固定円板側の装着孔と、その装着孔に対向するように回転軸の軸線方向に移動可能な可動円板に形成された可動円板側の装着孔と、それらの孔に嵌め込まれかつ捩り振動によってそれらの孔の内周面に沿って往復運動する球体形状の振子とを備えている。そして、固定円板と可動円板との距離を変更して各装着孔における振子の位置、すなわち振子の重心と、各装着孔の中心との距離を変更することにより振子の固有振動数を変更するように構成されている。   Note that Patent Document 2 describes a rotary drive device including a centrifugal pendulum type vibration absorber configured to be able to change the natural frequency of a pendulum. The centrifugal pendulum absorber is a fixed disk-side mounting hole formed in a fixed disk fixed to the rotating shaft, and a movable disk movable in the axial direction of the rotating shaft so as to face the mounting hole. There are provided mounting holes on the movable disk side formed, and spherical pendulums that are fitted into these holes and reciprocate along the inner peripheral surfaces of the holes by torsional vibration. Then, the natural frequency of the pendulum is changed by changing the distance between the fixed disc and the movable disc and changing the position of the pendulum in each mounting hole, that is, the center of gravity of the pendulum and the center of each mounting hole. Is configured to do.

特開２０１０−２４９２９７号公報JP 2010-249297 A 特開２００９−２７５９０５号公報JP 2009-275905 A

特許文献１に記載された遠心振子式動吸振器では、ニュートラル位置においては、転動体の遠心力の作用方向と、転動体と転動面との接触箇所における法線方向とが平行になっている。しかしながら、転動体が捩り振動によって転動面上を転動することにより接触箇所がニュートラル位置から外れると、それらの方向が互いにずれて角度が生じる。その角度は、ニュートラル位置からの転動体の転動の角度、すなわち転動体の移動距離の増大に応じて増大する。このように転動体の転動の角度が増大すると、接触箇所における法線方向の荷重が小さくなるために摩擦力が小さくなり、その結果、転動体が転動面に対して転がらずに滑ってしまい、その結果、所期の振動減衰性能を得られなくなる可能性がある。   In the centrifugal pendulum type dynamic vibration absorber described in Patent Document 1, the action direction of the centrifugal force of the rolling element and the normal direction at the contact point between the rolling element and the rolling surface are parallel at the neutral position. Yes. However, when the rolling element rolls on the rolling surface due to torsional vibrations, the contact location deviates from the neutral position, so that their directions are shifted from each other and an angle is generated. The angle increases in accordance with an increase in the rolling angle of the rolling element from the neutral position, that is, the moving distance of the rolling element. When the rolling angle of the rolling element is increased in this way, the load in the normal direction at the contact point is reduced and the frictional force is reduced. As a result, the rolling element slips without rolling against the rolling surface. As a result, the desired vibration damping performance may not be obtained.

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、回転体に形成されている転動面に沿って質量体を滑りを生じさせずに転動させるように構成された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。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and is a twist configured to roll a mass body along a rolling surface formed on a rotating body without causing slippage. An object of the present invention is to provide a vibration damping device.

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、トルクを受けて回転する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に沿って転動する転動体を備えた捩り振動減衰装置において、前記転動面に嵌合する溝部が前記転動体の外周面に沿って形成され、前記転動体の転動の角度の増大に応じて前記溝部に嵌合する前記転動面の幅が増大するように構成され、前記転動体の転動の角度の増大に応じて前記転動体と前記転動面との接触箇所から前記転動体の重心までの距離が連続的に変化するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a rolling surface having a center of curvature is formed in the rotating body at a location deviating from the rotation center of the rotating body that receives torque and rotates. And a torsional vibration damping device comprising a rolling element that is brought into contact with the rolling surface by a centrifugal force caused by rotation together with the rolling surface and that rolls along the rolling surface by torsional vibration of the rotating body. A groove portion to be fitted is formed along the outer peripheral surface of the rolling element, and the width of the rolling surface to be fitted to the groove portion is increased in accordance with an increase in the rolling angle of the rolling element, characterized in that it is configured such that the distance from the contact portion between the rolling surface and the rolling element to the center of gravity of the rolling element is continuously changed in accordance with an increase of the angle of rolling of the prior Kiten body It is what.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記転動体の転動の角度の増大に応じて前記接触箇所における前記転動面の曲率半径が増大するように構成されていることを特徴とすることを特徴とする振動減衰装置である。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the radius of curvature of the rolling surface at the contact location is increased in accordance with an increase in the rolling angle of the rolling element. The vibration damping device is characterized by the following.

この発明によれば、例えば転動体の転動の角度の増大に応じて接触箇所から転動体の重心までの距離を連続的に増大することに加えて、接触箇所における転動面の曲率半径を増大するように構成した場合、転動面の重心の軌跡は、このように転動面の曲率半径を変化させない場合と同様になる。具体的に説明すると、この発明を適用する捩り振動減衰装置における既設の転動面が例えば転動面における瞬間中心が連続的に変化しているサイクロイド面の場合、サイクロイド面と転動体との接触箇所における転動面の曲率半径は、転動体の転動の角度が増大することに伴って減少する。このようなサイクロイド面を有している捩り振動減衰装置にこの発明を適用すると、接触箇所における曲率半径が転動体の転動の角度の増大に応じて増大することにより、接触箇所での転動体の遠心力の作用方向と、接触箇所における法線方向とのずれを抑制してそれらの方向がずれることにより生じる角度を小さくすることができる。すなわち、接触箇所における面圧の低下を抑制することができるので、接触箇所での摩擦力の低下を抑制することができる。また、接触箇所から転動体の重心までの距離が増大するため、転動体の重心の軌跡は実質的に変化が抑制されてサイクロイド面に沿った形状になる。このように、この発明によれば、転動体の重心位置の変化を抑制して転動体の往復運動の次数の変化を抑制することができ、かつ、転動体を滑らせずに転動させることができるので所期の振動減衰性能を得ることができる。これに対して、例えば転動体の転動の角度の増大に応じて接触箇所から転動体の重心までの距離を増大させたとしても、接触箇所における転動面の曲率半径を増大させない場合、転動面の重心の軌跡は、既設の転動面に沿った軌跡から外れる。具体的に説明すると、この発明を適用する捩り振動減衰装置における既設の転動面が例えば一定曲率の円弧面である場合、転動体の転動の角度の増大に応じて接触箇所から転動体の重心までの距離を増大させることにより、転動体の重心の軌跡をサイクロイド曲線やこれに近似した曲線にすることができる。このように、この発明によれば、既設の構成を有効に活用して転動体の重心の軌跡を変化させることができる。特に、転動体の重心の軌跡をサイクロイド曲線形状にした場合には、転動体の転動の角度の大きさに拘わらず、転動体の往復運動の次数に等しい次数の捩り振動を減衰することが可能になる。   According to the present invention, for example, in addition to continuously increasing the distance from the contact point to the center of gravity of the rolling element according to an increase in the rolling angle of the rolling element, the radius of curvature of the rolling surface at the contact point can be increased. When configured to increase, the locus of the center of gravity of the rolling surface is the same as when the radius of curvature of the rolling surface is not changed in this way. More specifically, when the existing rolling surface in the torsional vibration damping device to which the present invention is applied is, for example, a cycloid surface in which the instantaneous center of the rolling surface is continuously changed, the contact between the cycloid surface and the rolling element The radius of curvature of the rolling surface at the location decreases as the rolling angle of the rolling element increases. When the present invention is applied to a torsional vibration damping device having such a cycloid surface, the radius of curvature at the contact location increases with an increase in the rolling angle of the rolling element, so that the rolling element at the contact location It is possible to reduce the angle caused by the deviation of the direction of the centrifugal force and the normal direction at the contact location and the deviation of these directions. That is, since the reduction of the surface pressure at the contact location can be suppressed, the reduction of the frictional force at the contact location can be suppressed. In addition, since the distance from the contact location to the center of gravity of the rolling element increases, the locus of the center of gravity of the rolling element is substantially suppressed from changing and becomes a shape along the cycloid surface. Thus, according to this invention, it is possible to suppress a change in the order of the reciprocating motion of the rolling element by suppressing a change in the center of gravity position of the rolling element, and to roll the rolling element without slipping. Therefore, the desired vibration damping performance can be obtained. On the other hand, for example, even if the distance from the contact point to the center of gravity of the rolling element is increased in accordance with an increase in the rolling angle of the rolling element, if the radius of curvature of the rolling surface at the contact point is not increased, The locus of the center of gravity of the moving surface deviates from the locus along the existing rolling surface. More specifically, when the existing rolling surface in the torsional vibration damping device to which the present invention is applied is, for example, an arc surface having a constant curvature, the rolling member is moved from the contact point according to an increase in the rolling angle of the rolling member. By increasing the distance to the center of gravity, the locus of the center of gravity of the rolling element can be made to be a cycloid curve or a curve approximated thereto. Thus, according to the present invention, the locus of the center of gravity of the rolling element can be changed by effectively utilizing the existing configuration. In particular, when the trajectory of the center of gravity of the rolling element has a cycloid curve shape, the torsional vibration of the order equal to the order of the reciprocating motion of the rolling element can be attenuated regardless of the magnitude of the rolling element's rolling angle. It becomes possible.

この発明に係る振動減衰装置の一例を部分的に示す図である。It is a figure which shows partially an example of the vibration damping device which concerns on this invention. 図１に示す捩り振動減衰装置の部分的な断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the torsional vibration damping device shown in FIG. 1. 凸部の形状の一例の上視図である。It is an upper view of an example of the shape of a convex part. 転動面に沿って往復運動している転動体の振幅が小さい場合を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the case where the amplitude of the rolling element which is reciprocating along a rolling surface is small. 転動体の転動角度が小さい場合における転動体と転動面との接触箇所を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the contact location of a rolling element and rolling surface in case a rolling angle of a rolling element is small. 転動面に沿って往復運動している転動体の振幅が大きい場合を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the case where the amplitude of the rolling element which is reciprocating along a rolling surface is large. 転動体の転動角度が大きい場合における転動体と転動面との接触箇所を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the contact location of a rolling element and rolling surface in case a rolling angle of a rolling element is large. 図１に示すこの発明に係る振動減衰装置において、転動体が転動面上を転動した場合における転動体の遠心力の作用方向と、接触箇所の法線方向とのなす角を模式的に示す図である。In the vibration damping device according to the present invention shown in FIG. 1, the angle formed by the direction of action of the centrifugal force of the rolling element and the normal direction of the contact point when the rolling element rolls on the rolling surface is schematically shown. FIG.

つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１は、この発明に係る捩り振動減衰１の一例を部分的に示す図であり、回転体２の回転軸線に平行な方向から見た状態を示している。回転体２は一例として円板状の部材であって、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ように構成されている。この回転体２の外周側の部分に、例えば回転体２を貫通させて収容室３が形成されている。特には図示しないが、回転体２の円周方向に予め定めた間隔を空けて複数の収容室３を形成してもよい。   Next, the present invention will be described more specifically. FIG. 1 is a diagram partially showing an example of torsional vibration damping 1 according to the present invention, and shows a state viewed from a direction parallel to the rotational axis of the rotating body 2. The rotating body 2 is a disk-like member as an example, and is configured to rotate integrally with a rotating shaft such as an engine output shaft or a transmission input shaft (not shown). A housing chamber 3 is formed in a portion on the outer peripheral side of the rotating body 2, for example, through the rotating body 2. Although not particularly illustrated, the plurality of storage chambers 3 may be formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotating body 2.

図１に示す例では、収容室３は扇状に形成されており、収容室３の内周縁のうち回転体２の回転中心Ｏ０に対して半径方向で外周側の内壁面に凹曲面である転動面４が形成されている。その転動面４に沿って往復運動するように転動体５が収容室３に収容されている。転動面４は一定曲率の円弧面として形成されており、その曲率中心Ｏ１は、回転体２の回転中心Ｏ０から半径方向で外側に外れた予め定めた箇所である。図１に示す例では、転動体５が転動面４に接触している箇所（以下、接触箇所と記す。）Ｃ１における転動面４の曲率半径Ｒ１と、収容室３の半径とが同じ長さになっている。また転動面４の曲率中心Ｏ１と転動体５の往復運動の支点Ｐとが一致している。なお、転動面４は完全な円弧面である必要はなく、転動体５が接触している転動面４における瞬間中心が連続的に変化しているサイクロイド面であってよい。 In the example shown in FIG. 1, the storage chamber 3 is formed in a fan shape, and has a concave curved surface on the inner wall surface on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the rotation center O 0 of the rotating body 2 among the inner peripheral edges of the storage chamber 3. A rolling surface 4 is formed. A rolling element 5 is accommodated in the accommodating chamber 3 so as to reciprocate along the rolling surface 4. The rolling surface 4 is formed as an arc surface having a constant curvature, and the center of curvature O 1 is a predetermined location that is radially outward from the center of rotation O 0 of the rotating body 2. In the example shown in FIG. 1, the radius of curvature R 1 of the rolling surface 4 at the location where the rolling element 5 is in contact with the rolling surface 4 (hereinafter referred to as the contact location) C 1 , the radius of the storage chamber 3, and Are the same length. Further, the center of curvature O 1 of the rolling surface 4 coincides with the fulcrum P of the reciprocating motion of the rolling element 5. In addition, the rolling surface 4 does not need to be a perfect circular arc surface, and may be a cycloid surface in which the instantaneous center in the rolling surface 4 which the rolling element 5 is contacting is changing continuously.

転動体５は一例として円柱形状に形成されており、その軸長は、収容室３の深さ、あるいは、回転体２の厚さと同じ、あるいは、これらよりも僅かに短く形成されている。また転動体５の外径は転動面４の曲率半径Ｒ１に対して僅かに小さく形成されている。図１には、接触箇所Ｃ１と転動体５の重心Ｇとの距離を符号Ｒ２で記してある。 The rolling element 5 is formed in a cylindrical shape as an example, and its axial length is the same as the depth of the storage chamber 3 or the thickness of the rotating body 2 or slightly shorter than these. The outer diameter of the rolling element 5 is slightly smaller than the radius of curvature R 1 of the rolling surface 4. In FIG. 1, the distance between the contact location C 1 and the center of gravity G of the rolling element 5 is denoted by reference symbol R 2 .

図２に、図１に示す捩り振動減衰装置１の部分的な断面図を示してある。転動体５の外周面の全周に亘って、かつ転動体５の軸線に対して半径方向で内側に向けて滑らかに湾曲した溝部６が形成されている。溝部６の幅および深さならびに曲率などは、図２に示す例では、外周面の円周方向で一定に形成されている。なお、溝部６は円弧面である必要はなく、断面がＶ字形状の傾斜面であってもよい。上述した転動面４は、図２に示すように、溝部に対して凸となっており、その凸形状の転動面４が溝部６に嵌合するようになっている。また、図２に示すように、回転体２の回転軸線方向で転動面４の左右の角が溝部６の表面に接触している。すなわち、それらの角と溝部６とが接触している箇所が上述した接触箇所Ｃ１となっている。 FIG. 2 is a partial sectional view of the torsional vibration damping device 1 shown in FIG. A groove portion 6 that is smoothly curved inward in the radial direction with respect to the axis of the rolling element 5 is formed over the entire circumference of the outer peripheral surface of the rolling element 5. In the example shown in FIG. 2, the width and depth of the groove 6, the curvature, and the like are constant in the circumferential direction of the outer peripheral surface. In addition, the groove part 6 does not need to be a circular arc surface, and the cross section may be an inclined surface having a V shape. As shown in FIG. 2, the rolling surface 4 described above is convex with respect to the groove portion, and the convex rolling surface 4 is fitted into the groove portion 6. In addition, as shown in FIG. 2, the left and right corners of the rolling surface 4 are in contact with the surface of the groove 6 in the rotational axis direction of the rotating body 2. That is, locations and the their angular groove 6 is in contact has a contact portion C 1 described above.

図３に、転動面４の形状の一例の上視図を示してある。転動面４のうち回転体２の回転中心Ｏ０に対して半径方向で外側の部分の幅ｈが狭く形成されており、これに対して、転動面４のうち回転体２の回転中心Ｏ０に対して半径方向で内側に位置する部分の幅Ｈが広く形成されている。なお、図３に示す例では、転動面４のうち回転体２の回転中心Ｏ０に対して半径方向で最も外側の部分の幅ｈが最も狭く形成されている。また転動面４の最大の幅Ｈは溝部６の溝幅程度あるいは溝幅より僅かに小さい程度に設定されている。このような転動面４の幅は、図３に示すように、滑らかに変化するように形成されている。なお、転動面４のうち上述した最も幅の狭い部分に転動体５が位置している場合が、後述するニュートラル位置である。以下の説明では、ニュートラル位置における転動体５の転動角度を０度とする。 FIG. 3 shows a top view of an example of the shape of the rolling surface 4. Of the rolling surface 4, the width h of the outer portion in the radial direction with respect to the rotational center O 0 of the rotating body 2 is formed narrower. A width H of a portion located radially inward with respect to O 0 is formed. In the example shown in FIG. 3, the width h of the outermost portion of the rolling surface 4 in the radial direction with respect to the rotation center O 0 of the rotating body 2 is formed to be the narrowest. The maximum width H of the rolling surface 4 is set to be about the groove width of the groove portion 6 or slightly smaller than the groove width. The width of the rolling surface 4 is formed so as to change smoothly as shown in FIG. In addition, the case where the rolling element 5 is located in the narrowest part mentioned above among the rolling surfaces 4 is a neutral position mentioned later. In the following description, the rolling angle of the rolling element 5 at the neutral position is 0 degree.

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２が回転することにより収容室３に収容されている転動体５が回転体２と共に回転する。具体的には、転動体５は遠心力Ｆによって転動面４に押し付けられるため、転動体５は回転体２の回転中心Ｏ０に対して公転する。収容室３を形成している内壁面のうち回転体２の外周側に位置する上述した転動面４は、回転体２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Ｏ１と回転体２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２の中心Ｏ０から最も離れた位置となる。したがって、転動体５に遠心力Ｆが作用しかつ回転体２の円周方向への力が作用していない状態では、転動体５は転動面４のうち回転体２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、図１に示すように、転動体５の重心Ｇが、回転体２の回転中心Ｏ０と転動面４の曲率中心Ｏ１とを結んだ線上に並ぶ。 Next, the operation of the torsional vibration damping device 1 configured as described above will be described. As the rotating body 2 rotates, the rolling elements 5 accommodated in the accommodating chamber 3 rotate together with the rotating body 2. Specifically, since the rolling element 5 is pressed against the rolling surface 4 by the centrifugal force F, the rolling element 5 revolves with respect to the rotation center O 0 of the rotating body 2. The above-described rolling surface 4 located on the outer peripheral side of the rotating body 2 among the inner wall surfaces forming the storage chamber 3 is a curved surface having a smaller radius of curvature than the radius of the rotating body 2. That is, the position where the line connecting the center of curvature O 1 of the rolling surface 4 and the rotational center O 0 of the rotating body 2 intersects the rolling surface 4 is the farthest position from the center O 0 of the rotating body 2. . Therefore, in a state where the centrifugal force F acts on the rolling element 5 and no force in the circumferential direction of the rotating body 2 acts, the rolling element 5 moves from the rotation center O 0 of the rotating body 2 on the rolling surface 4. It is moved to the farthest position. FIG. 1 shows this state. This position is referred to as a neutral position. At this neutral position, as shown in FIG. 1, the center of gravity G of the rolling element 5 is aligned on a line connecting the rotation center O 0 of the rotating body 2 and the center of curvature O 1 of the rolling surface 4.

回転体２に捩り振動が作用すると、回転体２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２に角加速度が生じることに伴って転動体５に慣性力が作用し、その結果、転動体５が転動面４に沿った往復運動を行う。ここで、転動体５の往復運動の支点Ｐと転動体５の重心Ｇとの距離を往復運動の腕の長さｌとし、支点Ｐと回転体２の回転中心Ｏ０との距離をｒとすると、転動体５の往復運動次数ｎは下記の（１）式によって計算される。
ｎ＝（ｒ／ｌ）１／２ ・・・（１）
転動体５の往復運動の腕の長さｌは、接触箇所Ｃ１の曲率半径Ｒ１から上述した距離Ｒ２を減じて計算できるため、上記の（１）式は下記の（２）式のように変形することができる。
ｎ＝｛ｒ／（Ｒ１−Ｒ２）｝１／２ ・・・（２）
往復運動次数ｎを回転体２の回転変動次数（捩り振動の次数）に合わせることにより、転動体５の往復運動によって回転体２の捩り振動を減衰することができる。 When torsional vibration acts on the rotating body 2, a force acts so as to twist a rotating shaft integral with the rotating body 2. In other words, an inertial force acts on the rolling element 5 as angular acceleration occurs in the rotating body 2, and as a result, the rolling element 5 performs a reciprocating motion along the rolling surface 4. Here, the distance between the fulcrum P of the reciprocating motion of the rolling element 5 and the center of gravity G of the rolling element 5 is the arm length l of the reciprocating motion, and the distance between the fulcrum P and the rotation center O 0 of the rotating body 2 is r. Then, the reciprocating motion order n of the rolling element 5 is calculated by the following equation (1).
n = (r / l) 1/2 (1)
Since the arm length l of the reciprocating motion of the rolling element 5 can be calculated by subtracting the above-mentioned distance R 2 from the radius of curvature R 1 of the contact point C 1 , the above equation (1) is expressed by the following equation (2): Can be deformed.
n = {r / (R 1 −R 2 )} 1/2 (2)
By adjusting the reciprocating motion order n to the rotational fluctuation order (torsional vibration order) of the rotating body 2, the torsional vibration of the rotating body 2 can be attenuated by the reciprocating motion of the rolling element 5.

図４に、転動面４に沿って往復運動している転動体５の振幅が小さい場合を模式的に示してある。この発明において、「振幅が小さい」とは、転動体５がニュートラル位置に位置している場合を０度とした転動体５の転動角度θが小さいこと、すなわち図４に示すようにニュートラル位置から外れて一方の側から他方の側へ転動面４上を転動する転動体５の移動距離が短いことである。「転動体５の振幅が小さい場合」とは、例えば回転軸の回転数が高いことにより転動体５の固有振動数が高くなった場合、すなわち回転体２に作用する捩り振動が小さいことにより転動体５の転動角度θが小さい場合である。更に言えば、回転体２に入力されるトルクの変動が小さいことにより転動体５の転動角度θが小さい場合である。転動体５の転動角度θが小さい場合、転動体５は図４に示すように、遠心力Ｆによってニュートラル位置付近にほぼ押し付けられた状態となっており、転動面４の幅が狭い部分と、溝部６の中央（図５において溝部６の底部）付近とが接触している。そのため、接触箇所Ｃ１は図５に示すように転動体５の軸線に対して半径方向で内側になる。 FIG. 4 schematically shows a case where the rolling element 5 reciprocating along the rolling surface 4 has a small amplitude. In the present invention, “small amplitude” means that the rolling angle θ of the rolling element 5 is 0 degrees when the rolling element 5 is located at the neutral position, that is, as shown in FIG. The moving distance of the rolling element 5 which rolls on the rolling surface 4 from one side to the other side is short. “When the amplitude of the rolling element 5 is small” means, for example, when the natural frequency of the rolling element 5 is increased due to a high rotational speed of the rotating shaft, that is, when the torsional vibration acting on the rotating body 2 is small. This is a case where the rolling angle θ of the moving body 5 is small. More specifically, this is a case where the rolling angle θ of the rolling element 5 is small due to a small variation in torque input to the rotating body 2. When the rolling angle θ of the rolling element 5 is small, as shown in FIG. 4, the rolling element 5 is almost pressed near the neutral position by the centrifugal force F, and the width of the rolling surface 4 is narrow. And the vicinity of the center of the groove 6 (the bottom of the groove 6 in FIG. 5) is in contact. Therefore, contact portion C 1 is inwardly radially relative to the axis of the rolling elements 5 as shown in FIG.

図６に、転動面４に沿って往復運動している転動体５の振幅が大きい場合を模式的に示してある。この発明において、「振幅が大きい」とは、転動体５がニュートラル位置に位置している場合を０度とした転動体５の転動角度θが大きいこと、すなわち図６に示すようにニュートラル位置から外れて一方の側から他方の側へ転動面４上を転動する転動体５の移動距離が長いことである。「転動体５の振幅が大きい場合」とは、例えば回転軸の回転数が低いことにより転動体５の固有振動数が小さくなった場合、すなわち回転体２に作用する捩り振動が大きいことにより転動体５の転動角度θが大きい場合である。更に言えば、回転体２に入力されるトルクの変動が大きいことにより転動体５の転動角度θが大きい場合である。図７に、転動体５の転動角度θが大きい場合における転動体５と転動面４との接触箇所Ｃ１を拡大して示してある。転動体５の転動角度θが大きい場合、転動体５はニュートラル位置から大きく外れるように転動面４上を転動する。その転動面４は上述したように回転体２の回転軸線に平行な方向から見た場合に、回転体２の曲率中心Ｏ０に対して凹曲面であるため、転動体５の転動角度θが増大することに伴って、転動体５は、図６に示すように、回転体２の回転中心Ｏ０に対して半径方向で内側に移動する。また、転動体５の転動角度θが大きい場合、図７に示すように、転動面４の幅が広い部分と、図７において溝部６の上側の両端部付近とが接触する。そのため、接触箇所Ｃ１が図７に示すように転動体５の軸線に対して半径方向で外側になる。 FIG. 6 schematically shows a case where the rolling element 5 reciprocating along the rolling surface 4 has a large amplitude. In the present invention, “the amplitude is large” means that the rolling angle θ of the rolling element 5 is 0 degree when the rolling element 5 is located at the neutral position, that is, as shown in FIG. The moving distance of the rolling element 5 that rolls off on the rolling surface 4 from one side to the other side is long. “When the amplitude of the rolling element 5 is large” means, for example, when the natural frequency of the rolling element 5 becomes small due to the low rotation speed of the rotating shaft, that is, when the torsional vibration acting on the rotating element 2 is large. This is a case where the rolling angle θ of the moving body 5 is large. More specifically, this is a case where the rolling angle θ of the rolling element 5 is large due to large fluctuations in the torque input to the rotating body 2. FIG. 7 shows an enlarged contact portion C 1 between the rolling element 5 and the rolling surface 4 when the rolling angle θ of the rolling element 5 is large. When the rolling angle θ of the rolling element 5 is large, the rolling element 5 rolls on the rolling surface 4 so as to greatly deviate from the neutral position. Since the rolling surface 4 is a concave curved surface with respect to the center of curvature O 0 of the rotating body 2 when viewed from a direction parallel to the rotation axis of the rotating body 2 as described above, the rolling angle of the rolling element 5 As θ increases, the rolling element 5 moves inward in the radial direction with respect to the rotation center O 0 of the rotating body 2 as shown in FIG. Further, when the rolling angle θ of the rolling element 5 is large, as shown in FIG. 7, the portion where the width of the rolling surface 4 is wide and the vicinity of both ends on the upper side of the groove portion 6 in FIG. Therefore, contact portion C 1 is radially outwardly relative to the axis of the rolling elements 5 as shown in FIG.

このように、上述した構成の捩り振動減衰装置１においては、転動体５の転動角度θが増大することに伴って、転動体５の軸線に対して半径方向で外側に接触箇所Ｃ１が変化することにより、接触箇所Ｃ１における転動面４の曲率半径Ｒ１が長くなるとともに、接触箇所Ｃ１から転動体５の重心Ｇまでの距離Ｒ２が長くなる。そのため、この捩り振動減衰装置１においては、図８に示すように、転動体５の転動角度θが増大して転動体５の遠心力Ｆの作用方向と、接触箇所Ｃ１の法線方向とがずれることにより角度θ１が生じたとしても、この発明を適用しない捩り振動減衰装置と比較して、上記の角度θ１を小さくすることができる。その結果、接触箇所Ｃ１における法線方向の荷重ｆ、すなわち摩擦力の低下を抑制することができる。これに加えて、この捩り振動減衰装置１においては、転動角度θの増大に伴って接触箇所Ｃ１と転動体５の重心Ｇとの距離Ｒ２が長くなるため、上述した（２）式において、分母の変化を抑制することができる。すなわち、転動体５の往復運動次数の変化を抑制することができる。このように、この発明に係る捩り振動減衰装置１によれば、転動体５の重心Ｇの軌跡を変化させずに、転動体５の滑りを回避もしくは抑制して転動体５を円滑に転動させることができるので、所期の振動減衰性能を得ることができる。また、この発明に係る捩り振動減衰装置１においては、転動体５が転動する転動面４は、一定曲率の円弧面であってもよいし、サイクロイド面であってもよい。すなわち、この発明に係る捩り振動減衰装置１によれば、転動面４を一定曲率の円弧面として形成した場合であっても、またサイクロイド面として形成した場合であっても、転動体５の転動角度θが増大することに伴って上述したように曲率半径Ｒ１および距離Ｒ２を変化させることができるために、所期の振動減衰性能を得ることができる。 As described above, in the torsional vibration damping device 1 having the above-described configuration, as the rolling angle θ of the rolling element 5 increases, the contact location C 1 is radially outward with respect to the axis of the rolling element 5. by changing with the radius of curvature R 1 of the rolling surface 4 becomes longer in contact points C 1, the distance R 2 from the contact point C 1 to the center of gravity G of the rolling elements 5 becomes longer. Therefore, in this torsional vibration damping device 1, as shown in FIG. 8, the rolling angle θ of the rolling element 5 increases and the direction of action of the centrifugal force F of the rolling element 5 and the normal direction of the contact location C 1 . Even if the angle θ 1 is generated due to the deviation, the angle θ 1 can be reduced as compared to the torsional vibration damping device to which the present invention is not applied. As a result, the normal direction of the load f of the contact points C 1, i.e. it is possible to suppress the reduction of the frictional force. In addition to this, in this torsional vibration damping device 1, the distance R 2 between the center of gravity G of the contact portion C 1 and the rolling elements 5 with an increase of the rolling angle θ is increased, the above-described (2) , The change in the denominator can be suppressed. That is, the change of the reciprocating motion order of the rolling element 5 can be suppressed. As described above, according to the torsional vibration damping device 1 according to the present invention, the rolling element 5 is smoothly rolled by avoiding or suppressing the sliding of the rolling element 5 without changing the locus of the center of gravity G of the rolling element 5. Therefore, desired vibration damping performance can be obtained. In the torsional vibration damping device 1 according to the present invention, the rolling surface 4 on which the rolling element 5 rolls may be an arc surface having a constant curvature or a cycloid surface. That is, according to the torsional vibration damping device 1 according to the present invention, even if the rolling surface 4 is formed as an arc surface having a constant curvature or a cycloid surface, As described above, since the curvature radius R 1 and the distance R 2 can be changed as the rolling angle θ increases, the desired vibration damping performance can be obtained.

１…捩り振動減衰装置、 ２…回転体、 ４…転動面、 ５…転動体、 Ｃ１…接触箇所、 Ｒ１…接触箇所Ｃ１における転動面の曲率半径、 Ｇ…転動体の重心、 Ｒ２…接触箇所Ｃ１と転動体の重心Ｇとの距離。 1 ... torsional vibration damping device, 2 ... rotary member, 4 ... rolling surface, 5 ... rolling element, C 1 ... contact portion, the radius of curvature of the rolling surface of the R 1 ... contact portion C 1, the center of gravity of G ... rolling element R 2 ... Distance between the contact point C 1 and the center of gravity G of the rolling element.

Claims (2)

トルクを受けて回転する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に沿って転動する転動体を備えた捩り振動減衰装置において、
前記転動面に嵌合する溝部が前記転動体の外周面に沿って形成され、
前記転動体の転動の角度の増大に応じて前記溝部に嵌合する前記転動面の幅が増大するように構成され、
前記転動体の転動の角度の増大に応じて前記転動体と前記転動面との接触箇所から前記転動体の重心までの距離が連続的に変化するように構成されている
ことを特徴とする捩り振動減衰装置。 A rolling surface having a center of curvature is formed on the rotating body at a location deviating from the rotation center of the rotating body that receives torque and is brought into contact with the rolling surface by centrifugal force generated by rotating together with the rotating body. And a torsional vibration damping device comprising a rolling element that rolls along the rolling surface by torsional vibration of the rotating body ,
A groove that fits into the rolling surface is formed along the outer peripheral surface of the rolling element,
The width of the rolling surface that fits into the groove is increased in accordance with an increase in the rolling angle of the rolling element,
Characterized in that it is configured such that the distance from the contact portion between the rolling surface and the rolling element to the center of gravity of the rolling element is continuously changed in accordance with an increase of the angle of rolling of the prior Kiten body Torsional vibration damping device. 前記転動体の転動の角度の増大に応じて前記接触箇所における前記転動面の曲率半径が増大するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。 2. The torsional vibration damping device according to claim 1, wherein the radius of curvature of the rolling surface at the contact portion increases in accordance with an increase in a rolling angle of the rolling element.
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