JP2014126118A - 遠心振子式吸振装置およびその次数設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数をより適正に設定して吸振性能を向上させる。
【解決手段】振子支点ＰＦの周りに揺動すると共に重心Ｇの周りに回転するように支持部材に連結される質量体１２を備えた遠心振子式吸振装置における質量体１２の振動次数は、駆動装置としてのエンジンで発生する減衰すべき振動の次数を基に、少なくとも質量体１２の振子支点ＰＦの周りの回転角度φと、質量体１２の重心Ｇの周りの回転角度θとを考慮して定められる。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、当該支持部材により揺動自在に支持される質量体とを備える遠心振子式吸振装置およびその次数設定方法に関する。

従来、この種の遠心振子式吸振装置として、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するようにディスク部材（支持部材）に連結される質量体（ペンドラムマス）を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この遠心振子式吸振装置では、質量体の回転角度（１０８）がペンドラム軌道のいかなる点においてもズレ角（１０４）と等しくなる。

独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０８５ ９８３Ａ１号明細書

上述のような遠心振子式吸振装置の吸振性能を向上させるためには、当該遠心振子式吸振装置により減衰すべき振動次数を基に、質量体の振動次数をより適正に設定する必要がある。しかしながら、上記特許文献１は、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数の設定について何ら開示していない。

そこで、本発明は、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数をより適正に設定して吸振性能を向上させることを主目的とする。

本発明による遠心振子式吸振装置およびその次数設定方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による遠心振子式吸振装置は、
駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように前記支持部材に連結される質量体とを備える遠心振子式吸振装置において、
前記質量体の振動次数は、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数を基に、少なくとも前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と、該質量体の前記重心周りの回転角度とを考慮して定められることを特徴とする。

本発明者らは、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における当該質量体の振動次数の設定について鋭意研究を行い、その結果、この種の遠心振子式吸振装置における質量体の運動は、形式（構造）に関わらず、質量体としてのコロを振子支点周りに揺動させると共に重心周りに回転させる、いわゆるコロ式の遠心振子式吸振装置における質量体の運動として取り扱い得ることを見出した。

すなわち、コロ式の遠心振子式吸振装置において、質量体としてのコロは、重心（軸心）周りに回転しながら曲面状のガイド面を転動する。これを踏まえて、本発明者らは、コロ式の遠心振子式吸振装置におけるコロの運動を、当該コロの重心周りの回転を伴わないガイド面に沿った並進運動（滑動）と、コロの重心周りの回転運動とに分けて、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動するコロの運動に、コロの重心周りの回転運動を付加したものとして取り扱うこととした。

ここで、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数は、
√（回転中心から振子支点までの距離／振子支点から質量体の重心までの距離）…（Ａ）
と簡易的に表されることが知られている。これに対して、コロ式の遠心振子式吸振装置におけるコロの振動次数は、
√［（２×回転中心から振子支点までの距離）／（３×振子支点からコロの重心までの距離）］…（Ｂ）
と簡易的に表されることが知られている。研究に際して、本発明者らは、上記（Ｂ）の振動次数と上記（Ａ）の振動次数との差（減少分）に着目し、振子支点周りにおける質量体の揺動がガイド面に沿ったコロの並進運動に相当するものであることから、両者の差がコロの重心周りの回転運動、具体的には、コロの半径と振子支点からコロの重心までの距離との比の二乗に比例するコロの重心周りの回転による慣性モーメントに起因して生じると評価した。そして、本発明者らは、解析等による検証を経て、かかる評価が極めて妥当なものであり、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における当該質量体の運動は、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体の運動に、質量体の重心周りの回転運動を付加したものとして取り扱い得ることを確認した。

一方、コロ（質量体）が揺動中心で静止していたときのガイド面とコロとの接線から、コロが揺動範囲の片側へと振れたときのガイド面とコロとの接線までのガイド面に沿った距離ｄ１は、振子支点からコロの重心までの距離と当該コロの半径との和と、コロ（重心）の振子支点周りの回転角度とから表される。また、コロが揺動中心で静止していたときのガイド面とコロとの接線から、コロが揺動範囲の片側へと振れたときのガイド面とコロとの接線までのコロの外周面に沿った距離ｄ２は、コロの並進および重心周りの回転により、コロの振子支点周りの回転角度と重心周りの回転角度との和と、コロの半径とから表される。そして、コロがガイド面を滑ることなく転動すれば、距離ｄ１と距離ｄ２とは一致し、この関係を利用すれば、コロの半径と振子支点からコロの重心までの距離との比を、コロの振子支点周りの回転角度と重心周りの回転角度との比に置き換えることができる。これにより、コロの重心周りの回転による慣性モーメントをコロの振子支点周りの回転角度と重心周りの回転角度との比を用いて表すことができる。

従って、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数は、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体の振動次数を基に、質量体の重心周りの回転運動（回転による慣性モーメント）、すなわち質量体の振子支点周りの回転角度と重心周りの回転角度とを更に考慮して定めることができる。そして、このような遠心振子式吸振装置における当該質量体の振動次数を、駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数を基に、少なくとも質量体の振子支点周りの回転角度と、該質量体の重心周りの回転角度とを考慮して定めれば、質量体の振動次数をより適正に設定して吸振性能を向上させることが可能となる。

また、前記質量体の振動次数は、前記減衰すべき振動の次数を基に、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離と、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離と、前記質量体の質量と、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と該質量体の前記重心周りの回転角度との比の二乗値と前記質量体の慣性モーメントとの積値とから定められてもよい。

更に、前記支持部材および前記質量体は、液体を収容する液体室内に配置されてもよく、前記振動次数は、更に、前記回転要素の回転に伴って前記液体室内で発生する遠心液圧により前記質量体に作用する力を考慮して定められてもよい。すなわち、本発明者らの研究によれば、液体を収容する液体室内に配置される遠心振子式吸振装置では、液体の存在下における質量体の揺動が、回転要素の回転に伴って液体室内で発生する遠心液圧による力の影響を大きく受けることが判明した。従って、液体を収容する液体室内に配置される遠心振子式吸振装置では、質量体の振動次数を、更に、回転要素の回転に伴って液体室内で発生する遠心液圧により質量体に作用する力を考慮して定めることで、質量体の振動次数をより適正に設定して吸振性能を向上させることが可能となる。

また、液体を収容する液体室内に配置されない（乾式の）遠心振子式吸振装置では、前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”としたときに、
前記振動次数ｎは、
ｎ＝√｛ｍ・Ｒ・ｒ／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
なる関係式を用いて定められてもよい。

これにより、液体を収容する液体室内に配置されない遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数を、回転要素の回転に伴って液体室内で発生する遠心液圧により質量体に作用する力を考慮したより適正なものとすることが可能となる。

更に、液体を収容する液体室内に配置される（湿式の）遠心振子式吸振装置では、前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”とし、前記遠心液圧により前記質量体に作用する力を前記回転角速度の二乗値で除した値を更に前記質量と前記振子支点から前記質量体の重心までの距離との積で除した値を“α”としたときに、
前記振動次数ｎは、
ｎ＝√｛ｍ・ｒ²・（Ｒ／ｒ−α）／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
なる関係式を用いて定められてもよい。

これにより、液体を収容する液体室内に配置される遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数を、回転要素の回転に伴って液体室内で発生する遠心液圧により質量体に作用する力を考慮したより適正なものとすることが可能となる。

そして、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置は、前記減衰すべき振動の次数を“Ｎｔａｇ”としたときに、
Ｎｔａｇ−０．２≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．２
なる関係式を満たすように設計されてもよく、より好ましくは、
Ｎｔａｇ−０．１≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．１
なる関係式を満たすように設計されてもよい。これにより、製造公差等の影響をも考慮して質量体の振動次数をより適正に設定することが可能となる。

本発明による遠心振子式吸振装置の次数設定方法は、
駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように前記支持部材に連結される質量体とを備える遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
前記質量体の振動次数を、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数を基に、少なくとも前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と、該質量体の前記重心周りの回転角度とを考慮して定めることを特徴とする。

この方法によれば、質量体の振動次数をより適正に設定して、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置の吸振性能を向上させることが可能となる。

また、前記質量体の振動次数を、前記減衰すべき振動の次数を基に、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離と、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離と、前記質量体の質量と、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と該質量体の前記重心周りの回転角度との比の二乗値と前記質量体の慣性モーメントとの積値とから定めてもよい。

更に、前記支持部材および前記質量体は、液体を収容する液体室内に配置されてもよく、前記振動次数を、更に、前記回転要素の回転に伴って前記液体室内で発生する遠心液圧により前記質量体に作用する力を考慮して定めてもよい。

また、液体を収容する液体室内に配置されない（乾式の）遠心振子式吸振装置では、前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”としたときに、
前記振動次数ｎを、
ｎ＝√｛ｍ・Ｒ・ｒ／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
なる関係式を用いて定めてもよい。

更に、液体を収容する液体室内に配置される（湿式の）遠心振子式吸振装置では、前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”とし、前記遠心液圧により前記質量体に作用する力を前記回転角速度の二乗値で除した値を更に前記質量と前記振子支点から前記質量体の重心までの距離との積で除した値を“α”としたときに、
前記振動次数ｎを、
ｎ＝√｛ｍ・ｒ²・（Ｒ／ｒ−α）／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
なる関係式を用いて定めてもよい。

そして、前記減衰すべき振動の次数を“Ｎｔａｇ”としたときに、
Ｎｔａｇ−０．２≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．２
なる関係式を満たすように前記遠心振子式吸振装置を設計してもよく、より好ましくは、
Ｎｔａｇ−０．１≦ｎ＝√［（Ｒ／ｒ−α］≦Ｎｔａｇ＋０．１
なる関係式を満たすように前記遠心振子式吸振装置を設計してもよい。

本発明の一実施形態に係る遠心振子式吸振装置を備えた発進装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る遠心振子式吸振装置を示す概略構成図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。

次に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る遠心振子式吸振装置１０を備えた発進装置１の概略構成図である。同図に示す発進装置１は、原動機としてのエンジン（内燃機関）を備えた車両に搭載され、当該エンジンからの動力を自動変速機（ＡＴ）あるいは無段変速機（ＣＶＴ）である変速機に伝達するものである。発進装置１は、遠心振子式吸振装置１０に加えて、エンジンのクランクシャフトに連結されるフロントカバー（入力部材）３と、フロントカバー３に固定されたポンプインペラ（入力側流体伝動要素）４と、ポンプインペラ４と同軸に回転可能なタービンランナ（出力側流体伝動要素）５と、タービンランナ５からポンプインペラ４への作動油（作動流体）の流れを整流するステータ６と、変速機の入力軸ＩＳに固定されるダンパハブ（出力部材）７と、ダンパハブ７に接続されたダンパ機構８と、ダンパ機構８に連結される図示しないロックアップピストンを有する単板摩擦式のロックアップクラッチ９とを含む。

ポンプインペラ４とタービンランナ５とは、互いに対向し合い、両者の間には、ポンプインペラ４やタービンランナ５と同軸に回転するようにステータ６が配置される。また、ステータ６の回転方向は、ワンウェイクラッチ６０により一方向のみに設定される。これらのポンプインペラ４、タービンランナ５およびステータ６は、フロントカバー３とポンプインペラ４のポンプシェルとにより画成される流体伝動室（液体室）２の内部において、作動油（流体）を循環させるトーラス（環状流路）を形成し、トルク増幅機能をもったトルクコンバータとして機能する。なお、発進装置１において、ステータ６やワンウェイクラッチ６０を省略し、ポンプインペラ４およびタービンランナ５を流体継手として機能させてもよい。

ダンパ機構８は、ロックアップクラッチ９のロックアップピストンと一体回転可能な入力要素としてのドライブ部材８１と、複数の第１コイルスプリング（第１弾性体）ＳＰ１と、第１コイルスプリングＳＰ１を介してドライブ部材８１と係合する中間部材（中間要素）８２と、例えば第１コイルスプリングＳＰ１よりも高い剛性（バネ定数）を有すると共に第１コイルスプリングＳＰ１から発進装置１の径方向に離間して配置される複数の第２コイルスプリング（第２弾性体）ＳＰ２と、第２コイルスプリングＳＰ２を介して中間部材８２と係合するドリブン部材（出力要素）８３とを有する。

ドライブ部材８１は、それぞれ対応する第１コイルスプリングＳＰ１の一端と当接する複数の当接部を有し、複数の第１コイルスプリングＳＰ１を保持する。中間部材８２は、それぞれ対応する第１コイルスプリングＳＰ１の他端と当接する複数の当接部と、それぞれ対応する第２コイルスプリングＳＰ２の一端と当接する複数の当接部とを有する。ドリブン部材８３は、それぞれ対応する第２コイルスプリングＳＰ２の他端と当接する複数の当接部を有し、ダンパハブ７に固定される。また、本実施形態の発進装置１では、第１および第２コイルスプリングＳＰ１，ＳＰ２の間で振動しがちなダンパ機構８の中間部材８２が複数の第３コイルスプリング（第３弾性体）ＳＰ３を介してタービンランナ５に連結されており、これら複数の第３コイルスプリングＳＰ３とタービンランナ５とは、ダイナミックダンパ２０を構成する。これにより、ロックアップクラッチ９の係合時（ロックアップ時）には、遠心振子式吸振装置１０とダイナミックダンパ２０との双方により中間部材８２の振動やダンパ機構８全体の振動を良好に吸収することが可能となる。

ロックアップクラッチ９は、図示しない油圧制御装置からの油圧により動作するものであり、ダンパ機構８を介してフロントカバー（入力部材）３とダンパハブ７すなわち変速機の入力軸ＩＳとを連結するロックアップを実行すると共に当該ロックアップを解除することができる。ロックアップクラッチ９を構成する図示しないロックアップピストンは、例えばダンパハブ７により軸方向に移動自在かつ回転自在に支持される。また、ロックアップピストンの外周側かつフロントカバー３側の面には、環状の摩擦材が貼着され、上述のドライブ部材８１は、ロックアップピストンの外周部に連結される。なお、発進装置１は、単板摩擦式のロックアップクラッチ９の代わりに、多板摩擦式のロックアップクラッチを含むものとして構成されてもよい。

遠心振子式吸振装置１０は、図１に示すように、ダンパ機構８の回転要素であるドリブン部材８３に対して同軸に取り付けられる支持部材（フランジ）１１と、それぞれ支持部材１１により揺動自在に支持されると共に周方向に隣り合う複数（例えば３〜４個）の質量体１２とを含み、フロントカバー３とポンプインペラ４のポンプシェルとにより画成されて作動油を収容する流体伝動室２（液体室）の内部に配置される。そして、遠心振子式吸振装置１０は、支持部材１１の回転に伴って、作動油で満たされた流体伝動室２の内部で複数の質量体１２が当該支持部材１１に対して同方向に揺動することで、ダンパ機構８のドリブン部材８３に対して当該ドリブン部材８３の振動（共振）とは逆方向の位相を有する振動を付与し、それによりフロントカバー３からダンパハブ７までの間で振動を吸収（減衰）する。

本実施形態において、支持部材１１には、１つの質量体１２に２つ（一対）ずつ対応するように図示しない第１ガイド切欠部が形成されており、各質量体１２には、２つ（一対）の図示しない第２ガイド切欠部が形成されている。そして、支持部材１１と各質量体１２とは、支持部材１１の第１ガイド切欠部の内周面を転動する第１ローラ（コロ）と各質量体１２の第２ガイド切欠部の内周面を転動する第２ローラ（コロ）とを一体化したガイドローラ（何れも図示省略）を介して互いに連結される。そして、１つの質量体１２に対応した支持部材１１の一対の第１ガイド切欠部は、例えば、それぞれ支持部材１１の径方向外側に向けて凸となる曲線を軸線とする左右非対称あるいは左右対称の長穴として形成され、質量体１２の揺動中心線（ドリブン部材８３（支持部材１１）の回転中心（軸心）と振子支点ＰＦとを含む直線）に関して対称に配置される。これに対して、各質量体１２の一対の第２ガイド切欠部は、例えば、支持部材１１の中心に向けて凸となる曲線を軸線とする左右非対称あるいは左右対称の長穴として形成され、質量体１２の揺動中心線に関して対称に配置される。

これにより、本実施形態の遠心振子式吸振装置１０では、上記ガイドローラが支持部材１１の第１ガイド切欠部と当該質量体１２の第２ガイド切欠部との双方によりガイドされることにより、支持部材１１の回転に伴い、図２に示すように、各質量体１２を振子支点ＰＦの周りに回動させると共に、揺動範囲内で振れるのに伴って当該質量体１２の重心Ｇの周りに回転させることができる。この結果、質量体１２の振子支点ＰＦの周りの揺動のみならず、質量体１２の重心Ｇの周りの回転モーメントをも利用して支持部材１１に伝達される振動を減衰することが可能となる。なお、第１ガイド切欠部は、１つの質量体１２に１つずつ対応するように支持部材１１に形成されてもよく、第２ガイド切欠部は、各質量体１２に１つずつ形成されてもよい。また、遠心振子式吸振装置は、支持部材１１として、１個の質量体を揺動自在に支持する２本のアーム部材を備えた、いわゆるバイファイラ（ｂｉｆｉｌａｒ）式の装置として構成されてもよい。

次に、図２から図４を参照しながら、遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数の設定方法について説明する。

本発明者らは、上述のような作動油を収容する流体伝動室２といった液体室の内部に配置される遠心振子式吸振装置に関し、まず、作動油といった液体が及ぼす質量体の運動への影響について鋭意研究を行った。そして、様々な解析を行った結果、この種の遠心振子式吸振装置では、作動油といった液体の存在下における質量体の揺動に対する粘性抵抗の影響が極めて小さく、液体の存在下における質量体の揺動は、エンジンからの動力により回転するドリブン部材８３のような回転要素の回転に伴って流体伝動室２といった液体室内で発生する遠心液圧（遠心油圧）による力の影響を大きく受けることが判明した。

ここで、ドリブン部材８３といった回転要素の回転に伴って、図３に示すような円弧状の質量体１２ｘが重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する際に当該質量体１２ｘに対して作用する遠心液圧による力を考える。図３に示す質量体１２ｘは、回転要素（支持部材）の回転中心ＲＣを中心とする円柱面状の外周面と、回転中心ＲＣを中心とする凹円柱面状の内周面と、それぞれ揺動中心線（図中一点鎖線参照）と平行をなす２つの側面と、一様な厚みを有するものである。このような質量体１２ｘに作用する遠心液圧による力Ｆｐは、回転中心ＲＣから質量体１２ｘの外周面までの距離（曲率半径）を“Ｒｏ”とし、回転中心ＲＣから質量体１２ｘの内周面までの距離（曲率半径）を“Ｒｉ”とし、質量体１２ｘの厚みを“ｔ”とし、質量体１２ｘの揺動中心線から左右の端部までの長さを“Ｌ”とし、回転要素の回転角速度を“ω”とし、作動油といった液体の密度を“ρ”としたときに、次式（１）のように表される。

また、ドリブン部材８３といった回転要素が回転すると、質量体１２ｘには遠心力Ｆｃが作用するから、当該回転要素の回転に伴って質量体１２ｘが振子支点ＰＦの周りに揺動する際に当該質量体１２ｘに作用する力Ｆは、質量体１２ｘの質量を“ｍ”とし、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体１２ｘの重心Ｇまでの距離を“ｒ”としたときに、次式（２）のように表される。そして、質量体１２ｘに作用する遠心液圧による力Ｆｐを回転角速度ωの二乗値で除すると共に更に質量ｍと距離ｒとの積で除して無次元化した値を次式（３）のように“α”とすれば、質量体１２ｘに作用する力Ｆは、次式（４）のように表される。

更に、回転要素の回転に伴って振子支点ＰＦの周りに揺動する際の質量体１２ｘの振子支点ＰＦの周りの回転角度を“φ”としたときに、質量体１２ｘを備える遠心振子式吸振装置の運動方程式は、次式（５）のように表される。ただし、式（５）の右辺の項は、質量体と回転する液体（作動油）との間の相対運動による粘性抵抗の影響を示す粘性項であり、“ｃ”は定数である。また、式（５）の粘性項に適切なモデルを導入することで、当該粘性項を次式（６）のように表すことが可能であり、式（６）の関係を用いれば、式（５）を次式（７）のように変形することができる。ただし、式（６）において、“μ”は、粘性係数であり、“ｋ”は、液体の粘度と質量体の揺動の周波数とから定まる係数であり、“Ａ”は、質量体１２ｘの表面積である。

そして、（７）式から得られる質量体１２ｘの固有振動数に粘性項を示す無次元された値“β”を導入することにより、液体の存在下で重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する質量体１２ｘの振動次数ｎ_xを示す次式（８）を得ることができる。ただし、上述のように、作動油といった液体の存在下における質量体の揺動に対する粘性抵抗の影響は極めて小さい。従って、式（８）における“β”を無視することができることから、液体の存在下で重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する質量体１２ｘの振動次数ｎ_xは、次式（９）のように表すことができる。

なお、質量体に作用する遠心液圧による力Ｆｐを回転角速度ωの二乗値で除すると共に更に質量ｍと距離Ｒとの積で除して値αを得るに際して、質量体の形状が上述の質量体１２ｘのように比較的単純なものである場合には、遠心液圧により質量体に作用する力Ｆｐを、液体の密度ρと、質量体の外周面と内周面との面積差とを用いて定めることで、力Ｆｐを容易かつ精度よく得ることが可能となる。また、質量体の形状が複雑なものである場合には、当該質量体１２の形状を考慮した数値計算を行って力Ｆｐを求めればよい。

上述のような作動油といった液体が及ぼす質量体の運動への影響に加えて、本発明者らは、振子支点の周りに揺動すると共に重心の周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における当該質量体の振動次数の設定についても鋭意研究を行った。そして、本発明者らは、研究の過程で、いわゆるコロ式の遠心振子式吸振装置に着目し、様々な解析を行った結果、この種の遠心振子式吸振装置における質量体の運動は、形式（構造）に関わらず、いわゆるコロ式の遠心振子式吸振装置における質量体の運動として取り扱い得ることを見出した。

コロ式の遠心振子式吸振装置は、図４に示すように、上記遠心振子式吸振装置１０の支持部材１１に相当する部材に形成されたガイド切欠部１１０（図４の例では、円形の開口）と、ガイド切欠部１１０の内周面（図４の例では、凹円周面）であるガイド面１１１を転動するコロ（ローラ）１２０とを含むものである。図４に示すようなコロ式の遠心振子式吸振装置において、質量体としてのコロ１２０は、重心Ｇ（軸心）の周りに回転しながら曲面状のガイド面１１１を転動する。これを踏まえて、本発明者らは、コロ式の遠心振子式吸振装置におけるコロの運動を、当該コロの重心周りの回転を伴わないガイド面に沿った並進運動（滑動）と、コロの重心周りの回転運動とに分けて、重心周りに回転せずに振子支点周りにのみ揺動するコロの運動に、コロの重心周りの回転運動を付加したものとして取り扱うこととした。

ここで、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数は、上述のように回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体の重心Ｇまでの距離を“ｒ”としたときに、√（Ｒ／ｒ）と簡易的に表されることが知られている。これに対して、コロ式の遠心振子式吸振装置におけるコロ１２０の振動次数は、√［（２・Ｒ）／（３・ｒ）］と簡易的に表されることが知られているが、研究に際して、本発明者らは、√［（２・Ｒ）／（３・ｒ）］と√（Ｒ／ｒ）との差（減少分）に着目した。そして、本発明者らは、ガイド面１１１に沿ったコロ１２０の並進運動が振子支点ＰＦの周りにおける質量体の揺動に相当するものであることを踏まえて、両者の差が、コロ１２０の重心Ｇの周りの回転運動、具体的には、コロ１２０の半径ｒ_rと振子支点ＰＦからコロ１２０の重心Ｇまでの距離ｒとの比（ｒ／ｒ_r）の二乗に比例するコロ１２０の重心Ｇの周りの回転による慣性モーメントに起因して生じると評価し、次式（１０）を導出した。ただし、式（１０）における“ｎ_r”は、コロ１２０の振動次数を示し、“ｍ_r”は、コロ１２０の質量を示し、“Ｉ_r”は、コロ１２０の慣性モーメントを示し、“ｍ・ｒ²”は、コロ１２０の並進による慣性モーメントを示し、“Ｉ_r・（ｒ／ｒ_r）²”は、コロ１２０の回転による慣性モーメントを示す。本発明者らは、解析等による検証を経て、上述のような評価が極めて妥当なものであり、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における当該質量体の運動は、形式（構造）に関わらず、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体の運動に、質量体の重心周りの回転運動を付加したものとして取り扱い得ることを確認した。

一方、コロ１２０が揺動中心で静止していたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔａから、コロ１２０が揺動範囲の片側へと振れたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔｂまでのガイド面１１１に沿った距離ｄ１は、振子支点ＰＦからコロ１２０の重心Ｇまでの距離ｒと当該コロ１２０の半径ｒ_rとの和（ｒ＋ｒ_r）と、コロ１２０（重心Ｇ）の振子支点ＰＦの周りの回転角度φとから、ｄ１＝（ｒ＋ｒ_r）・φと表される。また、コロ１２０が揺動中心で静止していたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔａから、コロ１２０が揺動範囲の片側へと振れたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔｂまでのコロ１２０の外周面に沿った距離ｄ２は、コロ１２０の並進および重心Ｇの周りの回転により、コロ１２０の振子支点ＰＦの周りの回転角度φと重心Ｇの周りの回転角度θとの和（φ＋θ）と、コロの半径ｒ_rとから、ｄ２＝ｒ_r・（φ＋θ）と表される。そして、コロ１２０がガイド面１１１を滑ることなく転動すれば、距離ｄ１と距離ｄ２とは一致し（ｄ１＝ｄ２）、θ／φ＝ｒ／ｒ_rという関係が成立するから、この関係を利用すれば、コロ１２０の半径ｒ_rと振子支点ＰＦからコロ１２０の重心Ｇまでの距離ｒとの比（ｒ／ｒ_r）を、コロ１２０の振子支点ＰＦの周りの回転角度φと重心周りの回転角度θとの比（θ／φ）に置き換えることができる。これにより、コロ１２０の重心Ｇの周りの回転による慣性モーメント（Ｉ_r・（ｒ／ｒ_r）²）は、コロ１２０の振子支点ＰＦの周りの回転角度φと重心周りの回転角度θとの比（θ／φ）を用いて、Ｉ_r・（θ／φ）²と表すことができる。

従って、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数は、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体の振動次数を基に、質量体の重心周りの回転運動（回転による慣性モーメント）、すなわち質量体の振子支点周りの回転角度と重心周りの回転角度とを更に考慮して定めることができる。具体的には、遠心振子式吸振装置が液体を収容する液体室内に配置されない場合（乾式の場合）、振動次数を“ｎ_z”とし、質量体の質量を“ｍ”とし、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体の重心Ｇまでの距離を“ｒ”とし、質量体の振子支点ＰＦの周りの回転角度を“φ”とし、質量体の重心Ｇの周りの回転角度を“θ”とし、質量体の慣性モーメントを“Ｉ”としたときに、次式（１１）を用いて振動次数ｎ_zを定めることができる。

更に、作動油（液体）を収容する流体伝動室２（液体室）内に配置される遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数ｎを定める際には、上記式（９）と同様にして、回転要素としてのドリブン部材８３の回転に伴って流体伝動室２で発生する遠心液圧により質量体１２に作用する力を考慮すればよい。すなわち、式（１１）に遠心液圧により質量体１２に作用する力を示す値αを導入するには、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数を示す簡易式ｎ＝√（Ｒ／ｒ）と上記（９）式との関係を考慮して、式（１１）の最右辺における“Ｒ／ｒ”を“（Ｒ／ｒーα）”で置き換えればよい。

従って、作動油を収容する流体伝動室２内に配置される湿式の遠心振子式吸振装置１０では、振動次数を“ｎ”とし、質量体１２の質量を“ｍ”とし、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体１２の重心Ｇまでの距離を“ｒ”とし、質量体１２の振子支点ＰＦの周りの回転角度を“φ”とし、質量体１２の重心Ｇの周りの回転角度を“θ”とし、質量体１２の慣性モーメントを“Ｉ”とし、遠心油圧（遠心液圧）により質量体１２に作用する力Ｆｐを回転角速度ωの二乗値で除した値を更に質量ｍと距離ｒとの積で除した値を“α”としたときに、次式（１２）を用いて振動次数ｎを定めればよい。

そして、遠心振子式吸振装置１０は、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数を“Ｎｔａｇ”としたときに、上記式（１２）から得られる振動次数ｎが、
Ｎｔａｇ−０．２≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．２ …（１３）
より好ましくは、
Ｎｔａｇ−０．１≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．１ …（１４）
なる関係式を満たすように設計されるとよい。

すなわち、質量体１２の質量ｍや形状（慣性モーメントＩ）、距離Ｒ，ｒ、回転角度θ，φといったパラメータを上記式（１３）または（１４）を満たすように定めることで、製造公差等の影響をも考慮して質量体１２の振動次数ｎをより適正に設定することが可能となる。また、重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する質量体１２ｘを備えた湿式の遠心振子式吸振装置では、上記式（９）から得られる振動次数ｎ_xが上記式（１３）または（１４）を満たすように質量体１２の質量ｍや形状（慣性モーメントＩ）、距離Ｒ，ｒ、回転角度θ，φといったパラメータを定めればよい。更に、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた乾式の遠心振子式吸振装置では、上記式（１１）から得られる振動次数ｎ_zが上記式（１３）または（１４）を満たすように質量体１２の質量ｍや形状（慣性モーメントＩ）、距離Ｒ，ｒ、回転角度θ，φといったパラメータを定めればよい。そして、遠心振子式吸振装置１０等は、式（９）、（１１）、（１２）から得られる振動次数ｎ_x，ｎ_z，ｎがエンジンで発生する減衰すべき振動の次数Ｎｔａｇと完全に一致するように設計されてもよく、振動次数ｎ_x，ｎ_z，ｎが次数Ｎｔａｇを中心とした狭い範囲（例えば、Ｎｔａｇ±０．０５の範囲）内に含まれるように設計されてもよい。

なお、遠心振子式吸振装置１０等により減衰すべき振動の次数Ｎｔａｇは、基本的に、遠心振子式吸振装置１０等が連結されるエンジンの気筒数に応じたものとなり、例えば、３気筒エンジンの場合、Ｎｔａｇ＝１．５、４気筒エンジンの場合、Ｎｔａｇ＝２となる。ただし、減衰すべき振動の次数Ｎｔａｇは、エンジンの気筒数に応じたものに限られず、ダンパ機構やロックアップクラッチ等の使用態様や特性等を考慮して、エンジンの気筒数に応じた値を若干増減させた値とされてもよい。更に、遠心振子式吸振装置１０等における振動次数の設定に際しては、式（９）、（１１）または（１２）から得られる値を仮の次数とした上で、当該仮の次数をシミュレーションや実験の結果等に基づいて増減する（オフセットする）ことにより最終的な振動次数を得てもよい。

以上説明したように、振子支点ＰＦの周りに揺動すると共に重心Ｇの周りに回転するように支持部材１１に連結される質量体１２を備えた遠心振子式吸振装置１０等における質量体１２の振動次数ｎあるいはｎ_zを、駆動装置としてのエンジンで発生する減衰すべき振動の次数Ｎｔａｇを基に、少なくとも質量体１２の振子支点ＰＦの周りの回転角度φと、質量体１２の重心Ｇの周りの回転角度θとを考慮して定めれば、質量体１２の振動次数ｎあるいはｎ_zをより適正に設定して遠心振子式吸振装置１０等の吸振性能を向上させることが可能となる。

なお、例えば乾式タイプの発進装置では、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ等を含む流体伝動装置が省略されたり、ダイナミックダンパのマスとしての質量体が別途設けられたりしてもよい。また、遠心振子式吸振装置１０が連結される回転要素は、ダンパ機構のドリブン部材（出力要素）に限られず、ダンパ機構の中間部材やドライブ部材（入力要素）であってもよく、駆動装置に機械的に連結されて回転する回転部材であれば、ダンパ機構を構成する回転要素以外の変速機内の回転部材（回転軸）等であってもよい。そして、上記実施形態における主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載された発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載された発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施形態はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、遠心振子式吸振装置の製造産業において利用可能である。

１ 発進装置、２ 流体伝動室、３ フロントカバー、４ ポンプインペラ、５ タービンランナ、６ ステータ、７ ダンパハブ、８ ダンパ機構、９ ロックアップクラッチ、１０ 遠心振子式吸振装置、１１ 支持部材、１２，１２ｘ 質量体、２０ ダイナミックダンパ、８１ ドライブ部材、８２ 中間部材、８３ ドリブン部材、１１０ ガイド切欠部、１１１ ガイド面、１２０ コロ、ＩＳ 入力軸、ＳＰ１ 第１コイルスプリング、ＳＰ２ 第２コイルスプリング、ＳＰ３ 第３コイルスプリング。

Claims (12)

1. 駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように前記支持部材に連結される質量体とを備える遠心振子式吸振装置において、
   前記質量体の振動次数は、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数を基に、少なくとも前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と、該質量体の前記重心周りの回転角度とを考慮して定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
2. 請求項１に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記質量体の振動次数は、前記減衰すべき振動の次数を基に、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離と、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離と、前記質量体の質量と、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と該質量体の前記重心周りの回転角度との比の二乗値と前記質量体の慣性モーメントとの積値とから定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
3. 請求項１または２に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記支持部材および前記質量体は、液体を収容する液体室内に配置され、
   前記振動次数は、更に、前記回転要素の回転に伴って前記液体室内で発生する遠心液圧により前記質量体に作用する力を考慮して定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
4. 請求項１または２に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”としたときに、
   前記振動次数ｎは、
   ｎ＝√｛ｍ・Ｒ・ｒ／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
   なる関係式を用いて定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
5. 請求項３に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”とし、前記遠心液圧により前記質量体に作用する力を前記回転角速度の二乗値で除した値を更に前記質量と前記振子支点から前記質量体の重心までの距離との積で除した値を“α”としたときに、
   前記振動次数ｎは、
   ｎ＝√｛ｍ・ｒ²・（Ｒ／ｒ−α）／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
   なる関係式を用いて定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
6. 請求項４または５に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記減衰すべき振動の次数を“Ｎｔａｇ”としたときに、
   Ｎｔａｇ−０．２≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．２
   なる関係式を満たすように設計されることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
7. 駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように前記支持部材に連結される質量体とを備える遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
   前記質量体の振動次数を、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数を基に、少なくとも前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と、該質量体の前記重心周りの回転角度とを考慮して定めることを特徴とする遠心振子式吸振装置の次数設定方法。
8. 請求項７に記載の遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
   前記質量体の振動次数を、前記減衰すべき振動の次数を基に、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離と、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離と、前記質量体の質量と、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度と該質量体の前記重心周りの回転角度との比の二乗値と前記質量体の慣性モーメントとの積値とから定めることを特徴とする遠心振子式吸振装置の次数設定方法。
9. 請求項７または８に記載の遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
   前記支持部材および前記質量体は、液体を収容する液体室内に配置され、
   前記振動次数を、更に、前記回転要素の回転に伴って前記液体室内で発生する遠心液圧により前記質量体に作用する力を考慮して定めることを特徴とする遠心振子式吸振装置の次数設定方法。
10. 請求項７または８に記載の遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
    前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”としたときに、
    前記振動次数ｎを、
    ｎ＝√｛ｍ・Ｒ・ｒ／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
    なる関係式を用いて定めることを特徴とする遠心振子式吸振装置の次数設定方法。
11. 請求項９に記載の遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
    前記振動次数を“ｎ”とし、前記質量体の質量を“ｍ”とし、前記回転中心から前記振子支点までの距離を“Ｒ”とし、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離を“ｒ”とし、前記質量体の前記振子支点周りの回転角度を“φ”とし、前記質量体の前記重心周りの回転角度を“θ”とし、前記質量体の慣性モーメントを“Ｉ”とし、前記遠心液圧により前記質量体に作用する力を前記回転角速度の二乗値で除した値を更に前記質量と前記振子支点から前記質量体の重心までの距離との積で除した値を“α”としたときに、
    前記振動次数ｎを、
    ｎ＝√｛ｍ・ｒ²・（Ｒ／ｒ−α）／［ｍ・ｒ²＋Ｉ・（θ／φ）²］｝
    なる関係式を用いて定めることを特徴とする遠心振子式吸振装置の次数設定方法。
12. 請求項１０または１１に記載の遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
    前記減衰すべき振動の次数を“Ｎｔａｇ”としたときに、
    Ｎｔａｇ−０．２≦ｎ≦Ｎｔａｇ＋０．２
    なる関係式を満たすように前記遠心振子式吸振装置を設計することを特徴とする遠心振子式吸振装置の次数設定方法。

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