JP6822256B2 - 捩り振動低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、入力されたトルクの変動（振動）に起因する捩り振動を低減するように構成された捩り振動低減装置に関し、特に、慣性質量体の往復運動あるいは振り子運動によって捩り振動を低減させる装置に関するものである。

この種の装置が特許文献１に記載されている。その装置は、捩り振動を受ける回転部材と、回転部材の円周方向に一定の間隔をあけて形成されかつ回転部材の板厚方向に貫通して形成された複数の収容室と、各収容室のそれぞれに配置された円板状もしくは軸長の短い円柱状の慣性質量体とを備えている。回転部材の半径方向での外側の内壁部に転動面が形成されている。回転部材が回転すると、遠心力によって転動面に慣性質量体が押し付けられる。遠心力によって転動面に慣性質量体が押し付けられている状態で回転部材に入力されるトルクが変動すると、転動面に沿って円周方向に慣性質量体が往復動して慣性トルクを生じ、その慣性トルクによって捩り振動を低減するように構成されている。

特開２０１２−１４５１９０号公報

転動体を収容室に配置し、転動体の往復移動によって振動を低減する装置では、転動体は収容室の内部で自由に移動できるように構成されている。そのため、特許文献１に記載された装置では、遠心力が十分には大きくない場合には、転動体は重力によって、各収容室の内部における最下部に落下したり、転動室内で自由に移動したりする。また、特許文献１に記載された構成では、複数の収容室が互いに独立しているから、慣性質量体が各収容室内で落下したり収容室内で自由に移動したりすると、収容室の内壁面に慣性質量体が衝突したり、衝突音が生じたりしてしまう。

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り、転動体がガイド孔の内面に衝突して異音が生じることを防止もしくは抑制することのできる捩り振動低減装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、回転体の円周方向に所定の間隔をあけて複数のガイド孔が形成され、前記回転体に入力されるトルク変動によって前記回転体の円周方向に往復動する転動体が前記ガイド孔のそれぞれに配置され、前記ガイド孔の内壁面のうち前記回転体の半径方向で外側の内壁面が遠心力によって前記転動体が押し付けられるとともに前記トルク変動によって往復動する転動面とされ、前記ガイド孔の内壁面のうち前記回転体の円周方向で両側の内壁面が側壁面とされている捩り振動低減装置において、前記回転体の半径方向で前記転動体より内側に前記回転体と同心円状に配置されていて前記回転体の回転中心に対する前記転動体の位置を規制するリテーナを備え、前記回転体の円周方向で前記転動面と前記側壁面との間のそれぞれに、前記回転体の円周方向での前記転動面の両端部における接線より前記回転体の半径方向で内側に前記転動体を変位させて前記リテーナに前記転動体を接触させることによって前記リテーナとの間に前記転動体を挟み付けて拘束する変位部が形成されており、前記変位部と前記リテーナとの間に前記転動体が挟み付けられて拘束されている状態で、前記転動体が接触している前記変位部に続いている前記側壁面と前記転動体との間に隙間が形成され、前記変位部は、前記変位部に沿って移動する前記転動体の単位長さあるいは単位移動距離当たりの前記半径方向への変位量が、前記転動面に沿って移動する前記転動体の単位長さあるいは移動距離当たりの前記半径方向への変位量より大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
この発明では、前記変位部は、前記半径方向で前記接線より内側に位置し、前記転動面の曲率半径より小さい曲率半径の円弧面であってよい。
この発明では、前記変位部は、前記半径方向で前記接線より内側に位置し、前記転動面の両端部から前記回転体の回転中心側に延びるように形成された傾斜面であってよい。
この発明では、前記変位部は、前記半径方向で前記接線より内側に位置し、前記転動面の両端部から前記半径方向で内側に突出するように形成された段差であってよい。

この発明によれば、回転体の回転に伴って転動体は回転し、遠心力によってガイド孔の内壁面のうち回転体の半径方向で外側の内壁面である転動面に押し付けられる。回転体に入力されるトルクが変動すると、転動体はトルク変動に応じて転動面に沿って往復動する。回転体の回転数が低くなって遠心力が小さくなり、もしくは、トルクの変動が大きくなるなどのことにより転動体の振幅が大きくなると、転動体は転動面に続く変位部に乗り移って変位部に沿って移動する。変位部は、転動面の両端部における接線より回転体の半径方向で内側に転動体を変位させるように構成されている。そのため、変位部では、転動体は、転動面の両端部における接線より回転体の半径方向で内側に位置する。また、回転体の半径方向で転動体より内側であって回転体と同心円状にリテーナが配置されており、リテーナによって回転体の回転中心に対する転動体の位置が規制されている。そのため、転動体が変位部を移動して回転体の回転中心と転動体との距離が次第に短くなると、変位部とリテーナとに転動体が接触する。また、このように変位部とリテーナとに転動体が接触している状態で転動体と該転動体が接触している変位部に続く側壁面との間には隙間が形成されている。そのため、転動体とガイド孔の側壁面との衝突が抑制される。その結果、転動体を転動面に押し付けるほどの遠心力が生じない回転数で回転体が回転している場合であっても、転動体の半径方向における自由な移動を防止もしくは抑制することができる。また、転動体がガイド孔の側壁面に衝突したり、それに起因して衝突音が発生したりすることを防止もしくは抑制することができる。

この発明の第１実施形態に係る捩り振動低減装置の一例を模式的に示す図である。 この発明の第１実施形態に係る捩り振動低減装置の一部を拡大して示す模式図である。 この発明の第２実施形態に係る捩り振動低減装置の一部を拡大して示す模式図である。 この発明の第３実施形態に係る捩り振動低減装置の一部を拡大して示す模式図である。

（第１実施形態）
つぎに、この発明を実施形態に基づいて説明する。この発明の第１実施形態に係る捩り振動低減装置は、図示しない駆動力源と図示しない駆動対象部との間のトルクの伝達経路に設けられ、駆動力源から駆動対象部に伝達されるトルクの変動を低減するように構成されている。駆動力源は例えばエンジンであり、したがってエンジンの出力トルクは不可避的に変動（振動）する。駆動対象部は例えば変速機であって、変速比がステップ的に変化する有段式の変速機、もしくは、変速比が連続的に変化する無段変速機などの従来知られた変速機であってよい。

図１はこの発明の第１実施形態に係る捩り振動低減装置の一例を模式的に示す図であり、図２はこの発明の第１実施形態に係る捩り振動低減装置の一部を拡大して示す模式図である。回転体１は図示しないエンジンのクランク軸や変速機の入力軸などの回転軸に、それらの回転中心軸線と同軸となるように取り付けられる。回転体１は金属製の円板状の部材であって、回転体１の回転中心１Ａから半径方向にずれた位置に、すなわち所定半径の円周上に、回転体１を板厚方向に貫通して複数のガイド孔２が、回転体１の円周方向に並んで形成されている。図１に示す例では、４つのガイド孔２が形成されている。各ガイド孔２内に慣性質量体である転動体３がそれぞれ配置されている。各ガイド孔２はその内部に配置される転動体３が所定の範囲で往復動できる適宜の形状および大きさに形成されている。図１および図２に示す例では、ガイド孔２は扇状に形成されている。

ガイド孔２はいずれも同一の形状に形成されている。ガイド孔２の内壁面のうち回転体１の半径方向で外側の内壁面は、遠心力によって転動体３が押し付けられ、かつ、トルク変動によって転動体３が往復動させられる転動面４となっている。言い換えれば、トルク変動によって転動体３が往復動する範囲に転動面４が形成されている。転動面４の形状は、回転体１の半径より小さい曲率半径の円弧面もしくは円弧面に近似した曲面である。そのため、転動面４はその長手方向での中央部が、回転体１の回転中心１Ａから最も遠く、ここが中立点Ｐ０となっている。中立点Ｐ０から転動面４の両端部側にずれるほど回転体１の回転中心１Ａに転動体３が次第に接近するようになっている。転動面４がトルク変動に応じて往復動する角度範囲は実験などにより予め求めることができる。中立点Ｐ０からの転動体３の振れ角を図２に符号θ１で記載してある。また、図１および図２に示す例では、転動体３は中立点Ｐ０に位置している。

回転体１の円周方向で転動面４の両側に続いている内壁面が、この発明の実施形態における変位部に相当する屈曲面５となっている。図２には、転動面４の両端部における接線を符号４Ａで記載してあり、屈曲面５は、転動面４の両端部における接線４Ａより回転体１の半径方向で内側に、転動面４の両端部から回転中心１Ａ側に延びる傾斜面となっている。また、屈曲面５に沿って移動する転動体３の単位長さあるいは単位移動距離当たりの回転体１の半径方向への変位量が、転動面４に沿って移動する転動体３の単位長さあるいは移動距離当たりの回転体１の半径方向への変位量より大きくなるように屈曲面５が構成されている。したがって、転動面４から屈曲面５に転動体３が乗り移って屈曲面５に沿って移動すると、転動面４の両端部に転動体３が位置するよりも、回転体１の回転中心１Ａ側に転動体３が更に接近する。また、回転体１の円周方向でガイド孔２の両側の内壁面であって屈曲面５に続いている内壁面が側壁面６となっており、転動体３はこの側壁面６を限度として、あるいは側壁面６の間で回転体１の円周方向に転動するように構成されている。

転動体３は、転動面４に沿って転動するように、円柱状もしくは円板状などの円形断面に形成された金属製の部材である。各転動体３は実質的に同一の形状で、同一の質量に形成され、形状から決まる中心と重心の位置とが一致している。ここに示す例では、転動体３は円柱状に形成されていて、軸線方向における長さは回転体１の板厚より長く設定されている。そのため、転動体３の両端部は回転体１の軸線方向での両側に突出している。なお、転動体３はその軸線方向での両側にフランジ部を設けた、断面形状が「Ｈ」形をなすように構成されていてもよい。このような構成であれば、フランジ部の間の外周面が転動面４に接触して、転動面４に沿って転動するとともに、フランジ部が回転体１の両側面に接触するように引っかかるので、転動体３がガイド孔２から回転体１の軸線方向に抜け出ることを抑制することができる。

各転動体３は連結部材７によって回転体１の回転方向もしくは円周方向においては共に移動するように連結されている。連結部材７は例えば、回転体１の軸線方向での両側にそれぞれ配置されている。連結部材７は環状部７Ａと、環状部７Ａから半径方向で外側に延びる複数のアーム部７Ｂとを備えた合成樹脂製の部材である。環状部７Ａはガイド孔２に配置された転動体３より回転体１の半径方向で内側であって、かつ、回転体１と同心円状に配置されていて、回転体１の回転中心１Ａに対する転動体３の位置を規制するようになっている。すなわち、回転体１の半径方向で環状部７Ａの外周面と、中立点Ｐ０に配置された転動体３の外周面との間には所定の隙間が存在している。そのため、転動体３は、回転体１の半径方向には、連結部材７の環状部７Ａとガイド孔２とによって区画された空間を限度として移動し、回転体１の半径方向で内側に向けては、転動体３は、環状部７Ａを限度として移動する。この回転体１の半径方向における環状部７Ａの外周面と、中立点Ｐ０に配置された転動体３の外周面との間の隙間の長さは、転動体３が屈曲面５に沿って移動することによる回転体１の回転中心１Ａ側に向けた上述した転動体３の変位量とほぼ同じ、もしくは前記変位量より短く設定されている。そのため、屈曲面５に沿って転動体３が移動して前記半径方向で内側に変位すると、環状部７Ａの外周面と転動体３の外周面とが接触する。また、環状部７Ａの外周面と転動体３の外周面とが接触している状態で、転動体３と側壁面６との間に所定の隙間Ｃが設定されている。なお、上述した環状部７Ａがこの発明の実施形態におけるリテーナに相当している。

アーム部７Ｂは２つで１組となっており、１組のアーム部７Ｂが各ガイド孔２に対応して形成されている。回転体１の円周方向で１組のアーム部７Ｂ同士の間の間隔は、転動体３の外径より僅かに長く設定されている。そのため、１組のアーム部７Ｂの間に緩く嵌まり合うように転動体３が配置される。

つぎに上記の捩り振動低減装置の作用について説明する。回転体１が回転すると、ガイド孔２内に配置されている各転動体３が回転体１と共に回転し、各転動体３に遠心力が作用する。回転体１の回転数が高いことにより、転動体３の遠心力が重力より大きくなると、各転動体３は、転動面４のうち、回転体１の回転中心１Ａから最も離れた箇所に移動し、転動面４に押し付けられる。また、各転動体３は連結部材７によって回転体１の円周方向においては、共に移動するように連結されているため、連結部材７は転動体３と共に回転する。

この状態で回転体１に入力されるトルクが変動すると、回転体１が回転方向に振動（捩り振動）するため、各転動体３に回転方向の相対的な加速度が生じ、各転動体３は慣性力によって転動面４に沿って転動する。転動面４は前述したように、曲率半径が小さい曲面となっているので、転動体３の慣性力が回転体１の振動を抑制する方向に作用し、捩り振動が低減される。

これに対して、回転体１の回転数が低いことにより転動体３に作用する遠心力が重力より小さくなると、重力によって転動体３はガイド孔２内での最下部に向けて落下する。例えば、重力によって図２での右側に転動面４に沿って転動体３が移動し、それに伴って連結部材７は回転し、アーム部７Ｂは図２での右側に移動する。転動体３は、転動面４から屈曲面５に乗り移ると共に屈曲面５に沿って移動する。それに伴って転動体３は回転体１の半径方向で内側に向けて移動するため、回転体１の半径方向における転動体３の位置は、転動面４の端部に位置するより回転体１の回転中心１Ａ側になる。転動体３が屈曲面５上を側壁面６側に移動するほど、回転体１の半径方向における転動体３の位置は回転体１の回転中心１Ａ側になる。そして、ついには転動体３の外周面と環状部７Ａの外周面とが接触もしくは係合する。この状態では、図２に示すように、転動体３の外周面と側壁面６との間には隙間Ｃがある。

したがって、上記構成の装置によれば、転動面４の両側に転動体３を回転体１の回転中心１Ａ側に変位させる屈曲面５が形成されているので、回転体１が低回転数であったり、トルク変動が大きかったりするなどのことにより、転動体３の振幅が大きくなって屈曲面５上を移動する場合には、転動体３は環状部７Ａと接触し、当該環状部７Ａの外周面と屈曲面５との間に挟み付けられて拘束される。またこの状態では、転動体３と側壁面６との間には隙間Ｃがあるため、側壁面６に転動体３が衝突することが回避もしくは抑制される。すなわち、側壁面６に転動体３が衝突することによる異音やそれに伴う振動の発生を防止もしくは抑制することができる。

ここで、長期間に亘って連結部材７を使用して環状部７Ａと転動体３とが繰り返し接触することにより、環状部７Ａにおける転動体３との接触箇所が変形したり摩耗したりして前記半径方向における環状部７Ａの厚さが薄くなった場合について説明する。このような場合であっても、上記構成の屈曲面５が設けられているので、屈曲面５上を転動体３が移動すると、回転体１の半径方向で内側に転動体３が変位すなわち移動し、転動体３と側壁面６とが接触するよりも前に、転動体３の外周面と環状部７Ａの外周面とが接触もしくは係合する。転動体３は環状部７Ａと屈曲面５との間に挟み付けられて拘束されるから、側壁面６に転動体３が衝突することによる異音やそれに伴う振動の発生を防止もしくは抑制することができる。

（第２実施形態）
図３はこの発明の第２実施形態に係る捩り振動低減装置の一部を拡大して示す図である。ここに示す例は、傾斜面である屈曲面５に替えて、転動面４より曲率半径の短い円弧面８を形成した例である。したがって、円弧面８に沿って移動する転動体３の単位長さあるいは移動距離当たりの回転体１の半径方向への変位量は、転動面４に沿って移動する転動体３の単位長さあるいは単位移動距離当たりの回転体１の半径方向への変位量より大きい。他の構成は図１および図２に示す構成と同様であるため、図１および図２に示す構成と同様の部分には図１および図２と同様の符号を付してその説明を省略する。第２実施形態では、円弧面８がこの発明の実施形態における変位部に相当している。

図３に示す例においても、回転体１の回転数が高いことにより各転動体３に十分に大きい遠心力が作用すると、各転動体３は転動面４に押し付けられ、トルク変動によって各転動体３が転動面４に沿って往復動する。各転動体３は連結部材７によって前記回転方向には共に移動するように連結されているので、各転動体３は共に往復動（揺動）する。これに対して、回転体１の回転数が低いことにより転動体３に作用する遠心力が小さいと、各転動体３は重力によってガイド孔２における最下部に向けて落下する。例えば、図３での右側に転動面４に沿って転動体３が移動して転動面４から円弧面８に乗り移ると、円弧面８の曲率半径は転動面４より曲率半径より短いから、転動体３は回転体１の半径方向で内側に変位すなわち移動して環状部７Ａと転動体３とが接触あるいは係合する。また、転動体３と側壁面６との間に隙間Ｃがあるため、回転体１の回転数が低い場合であっても、転動体３が側壁面６に激しく衝突したり、それに伴う衝突音が発生したりするなどの事態を確実に防止もしくは抑制することができる。

（第３実施形態）
図４はこの発明の第３実施形態に係る捩り振動低減装置の一部を拡大して示す図である。ここに示す例は、屈曲面５や円弧面８に替えて、転動面４の両端部における接線４Ａより回転体１の半径方向で内側に転動面４に続いて少なくとも１つの段差９を形成した例である。転動体３は段差９に乗り上がることにより回転体１の半径方向で内側に移動するようになっている。この段差９がこの発明の実施形態における変位部に相当している。他の構成は図１ないし図３に示す構成と同様であるため、図１ないし図３に示す構成と同様の部分には図１ないし図３と同様の符号を付してその説明を省略する。

図４に示す例においても、回転体１の回転数が高いことにより各転動体３に十分に大きい遠心力が作用すると、各転動体３は転動面４に押し付けられ、トルク変動によって各転動体３が転動面４に沿って往復動する。各転動体３は連結部材７によって前記回転方向には共に移動するように連結されているので、各転動体３は共に往復動（揺動）する。これに対して、回転体１の回転数が低いことにより転動体３に作用する遠心力が小さいと、各転動体３は重力によってガイド孔２における最下部に向けて落下する。例えば、図４での右側に転動面４に沿って転動体３が移動し、段差９の乗り上がると、段差９の高さの分、転動体３は回転体１の半径方向で内側に移動する。そして、環状部７Ａと転動体３とが接触あるいは係合する。また、転動体３と側壁面６との間に隙間Ｃがあるため、回転体１の回転数が低い場合であっても、転動体３が側壁面６に激しく衝突したり、それに伴う衝突音が発生したりするなどの事態を確実に防止もしくは抑制することができる。

なお、この発明は上述した各実施形態に限定されないのであって、この発明における転動体は円柱状や円板状に限らず、断面形状が「Ｈ」形に形成されたものであってもよい。その他、この発明に係る捩り振動低減装置は、この発明を逸脱しない範囲で適宜に構成されていてよい。

１…回転体、 １Ａ…回転体の回転中心、 ２…ガイド孔、 ３…転動体、 ４…転動面、 ４Ａ…転動面の両端部における接線、 ５…屈曲面（変位部）、 ６…側壁面、 ７Ａ…連結部材の環状部（リテーナ）、 ８…円弧面（変位部）、 ９…段差（変位部）、 Ｃ…隙間。

Claims (4)

1. 回転体の円周方向に所定の間隔をあけて複数のガイド孔が形成され、前記回転体に入力されるトルク変動によって前記回転体の円周方向に往復動する転動体が前記ガイド孔のそれぞれに配置され、前記ガイド孔の内壁面のうち前記回転体の半径方向で外側の内壁面が遠心力によって前記転動体が押し付けられるとともに前記トルク変動によって往復動する転動面とされ、前記ガイド孔の内壁面のうち前記回転体の円周方向で両側の内壁面が側壁面とされている捩り振動低減装置において、
   前記回転体の半径方向で前記転動体より内側に前記回転体と同心円状に配置されていて前記回転体の回転中心に対する前記転動体の位置を規制するリテーナを備え、
   前記回転体の円周方向で前記転動面と前記側壁面との間のそれぞれに、前記回転体の円周方向での前記転動面の両端部における接線より前記回転体の半径方向で内側に前記転動体を変位させて前記リテーナに前記転動体を接触させることによって前記リテーナとの間に前記転動体を挟み付けて拘束する変位部が形成されており、
   前記変位部と前記リテーナとの間に前記転動体が挟み付けられて拘束されている状態で、前記転動体が接触している前記変位部に続いている前記側壁面と前記転動体との間に隙間が形成され、
   前記変位部は、前記変位部に沿って移動する前記転動体の単位長さあるいは単位移動距離当たりの前記半径方向への変位量が、前記転動面に沿って移動する前記転動体の単位長さあるいは移動距離当たりの前記半径方向への変位量より大きくなるように形成されている
   ことを特徴とする捩り振動低減装置。
2. 請求項１に記載の捩り振動低減装置において、
   前記変位部は、前記半径方向で前記接線より内側に位置し、前記転動面の両端部から前記回転体の回転中心側に延びるように形成された傾斜面であることを特徴とする捩り振動低減装置。
3. 請求項１に記載の捩り振動低減装置において、
   前記変位部は、前記半径方向で前記接線より内側に位置し、前記転動面の曲率半径より小さい曲率半径の円弧面であることを特徴とする捩り振動低減装置。
4. 請求項１に記載の捩り振動低減装置において、
   前記変位部は、前記半径方向で前記接線より内側に位置し、前記転動面の両端部から前記半径方向で内側に突出するように形成された段差であることを特徴とする捩り振動低減装置。

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