JP2016114169A - 捩り振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体と、その転動体同士を連結する部材との間の摺動摩擦を低減して制振性能に優れた捩り振動低減装置を提供する。【解決手段】トルクを受けて回転する回転体１に、複数のガイド孔２が回転体１の円周方向に所定の間隔をあけて形成され、回転体１が回転している状態でトルクが変動することにより回転体１の円周方向に往復動する転動体３がガイド孔２に収容され、各転動体３が連結部材５によって連結されている捩り振動低減装置において、連結部材５は、転動体３の外周面３ａ，３ｅ，３ｆ側から保持する収容部７を備え、転動体３の外周面３ａ，３ｅ，３ｆに転動体３の往復動方向で点接触もしくは線接触する少なくとも２つの接触部７ｂ，７ｃが収容部７の内面に形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、転動体の往復動によって捩り振動を低減する装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられるプレート部材を備え、そのプレート部材に環状に形成された凹状の収容部が形成されている。この収容部内に、伝達されるトルクの変動によって往復動する複数の質量体が配置されており、各質量体はそれらの両側面に沿って配置された連結部材によって連結されている。

また、特許文献２には、第１振子部材と第２振子部材とによって構成される慣性質量体を備えた捩り振動低減装置が記載されている。各振子部材の両側面に接続部材が設けられており、それらの接続部材同士はバネを介して互いに連結されている。

特開２０１４−４７８０５号公報 特開２０１３−１４８２１１号公報

特許文献１に記載された構成では、質量体の両側面に沿って連結部材が配置されるため、質量体の両側面と連結部材とが接触する可能性がある。トルクの変動によって質量体が往復動する場合に、質量体の両側面と連結部材とが接触すると、これらの間に摺動摩擦が生じ、この摺動摩擦が抵抗となって質量体の往復動が阻害されてしまい、その結果、制振性能が低下してしまう可能性がある。また、質量体の側面に沿って連結部材を配置するため、連結部材の厚さ分、捩り振動低減装置の軸長が増大してしまう可能性がある。これらの不都合は、特許文献２に記載された発明によっても同様に生じる可能性がある。

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、転動体と、その転動体同士を連結する部材との間の摺動摩擦を低減して制振性能に優れた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。

上記の目的を達成するために、この発明は、トルクを受けて回転する回転体に、複数のガイド孔が前記回転体の円周方向に所定の間隔をあけて形成され、前記回転体が回転している状態で前記トルクが変動することにより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に収容され、前記各転動体が連結部材によって連結されている捩り振動低減装置において、前記連結部材は、前記転動体の外周面側から保持する収容部を備え、前記転動体の外周面に前記転動体の往復動方向で点接触もしくは線接触する少なくとも２つの接触部が前記収容部の内面に形成されていることを特徴とするものである。

この発明における２つの前記接触部は、前記回転体の半径方向で前記転動体の重心より外側の前記外周面であって、かつ、前記回転体の円周方向で前記重心を挟んで両側の前記外周面に点接触もしくは線接触するように構成されていてよい。

この発明における前記連結部材は、前記回転体の両側にそれぞれ配置されていてよい。

この発明における前記転動体は、前記転動面の幅より広い軸長の円柱状の本体部と、前記本体部の両端部に設けられた円盤状のフランジ部とを有しており、前記収容部は、前記フランジ部の外周面側から保持する構成としてもよい。

この発明によれば、連結部材の２つの接触部は、転動体の外周面に点接触もしくは線接触するため、転動体の側面に沿って連結部材を配置し、それらが面接触する場合に比較して、転動体と連結部材との接触面積を低減できる。これにより伝達されるトルクの変動によって転動体が往復動する場合における転動体と連結部材との間の摺動摩擦を低減することができ、前記摺動摩擦が抵抗となって転動体の往復動が阻害されることを抑制できる。その結果、制振性能を向上できる。また、連結部材の収容部は、転動体の外周面側から保持するため、転動体の側面に沿って連結部材を配置する場合に比較して捩り振動低減装置の軸長の増大を抑制できる。さらに、転動体を連結するための構成を転動体に設ける必要がなく、その分、転動体の加工コストを削減できる。そして、２つの接触部は、回転体の半径方向で転動体の重心より外側の外周面であってかつ回転体の円周方向で転動体の重心を挟んで両側に点接触もしくは線接触する。そのため、連結部材から転動体が抜け出ることを抑制できる。また、回転体の両側に連結部材を配置することにより、転動体の外周面と連結部材との接触に伴う荷重を転動体の両端部にそれぞれ作用させることができる。その結果、転動体を転動面に沿って安定して往復動させることができ、これによって更に制振性能を向上できる。

実施例１に係る連結部材の一例を示す図である。 実施例１に係る連結部材の収容部を拡大して示す図である。 実施例１に係る捩り振動低減装置の一例における一部を示す断面図である。 実施例２に係る捩り振動低減装置の一例における一部を示す断面図である。 実施例３に係る連結部材の一例を示す図である。 図５に示す連結部材の一部を変更した例を示す図である。 図６に示す連結部材の一部を変更した例を示す図である。 実施例６に係る連結部材の一例を示す図である。 図８に示す連結部材の一部を変更した例を示す図である。 図９に示す連結部材の一部を変更した例を示す図である。 図４に示す捩り振動低減装置の一部を変更した例を示す図である。

（実施例１）
図３は、実施例１に係る捩り振動低減装置の一例における一部を示す断面図であり、この捩り振動低減装置は、制振対象に取り付けられる回転体１を備えている。その回転体１は円盤状の部材であって、回転体１の回転中心から半径方向に外れた箇所に、円周方向に長いガイド孔２が回転体１を板厚方向に貫通して形成されている。このガイド孔２は回転体１の円周方向に予め定めた間隔をあけて形成されており、一例として８つ形成されている。ガイド孔２の形状は、楕円形もしくは長円形を湾曲させた形状となっている。

各ガイド孔２の内部に、回転体１に伝達されるトルクが変動した場合に慣性力で往復動する転動体３が挿入されている。その転動体３は、回転体１が回転した場合に遠心力によってガイド孔２のうち回転体１の半径方向で外側の内面に押し付けられ、その内面に沿って転動するように構成され、したがって当該内面が転動面４となっている。また転動体３のうち転動面４に接触する部分は、断面が円形となっている。したがって、転動体３は単純な円盤状もしくは円柱状の部材であってよい。また、ガイド孔２からその軸線方向に抜け出ないように断面が「Ｈ」形に形成されていてもよい。すなわち、円盤状もしくは円柱状の本体部の両端部に、当該本体部の外径より大きい外径の円盤状のフランジ部が設けられていて、そのフランジ部が回転体１の側面に引っ掛かるようになっていてもよい。

各転動体３は、連結部材５によって転動面４上を往復動可能に互いに連結されている。その連結部材５は図３に示す例では、転動体３の軸線方向で一方の側であって、かつ、回転体１の半径方向で転動体３の内側に配置されている。また、連結部材５の側面と転動体３の側面とがほぼ同一平面上になるように配置されている。

図１は、実施例１に係る連結部材の一例を示す図である。図１に示す連結部材５は、環状の支持部６を備え、その支持部６の円周方向でガイド孔２に対応する位置に、転動体３を保持する収容部７が形成されている。ここに示す例では８つの収容部７が形成されている。この収容部７は、図１に示す例では、ほぼ半円状の内面を有しており、回転体１の半径方向で外側に開口している。この収容部７内に転動体３が嵌め込まれる。つまり転動体３の外周面３ａ側から転動体３が保持される。

図２は、実施例１に係る連結部材の収容部を拡大して示す図である。収容部７は、上述したように、回転体１の半径方向で外側に開口して形成されており、この半径方向で外側に開口する開口部７ａから転動体３の外周面３ａの一部が露出するようになっている。こうすることにより遠心力によって転動体３が回転体１の半径方向で外側に移動した場合に、開口部７ａから転動体３の外周面３ａの一部が露出し、その露出した外周面３ａが転動面４に押しつけられる。

収容部７の内面のうち回転体１の半径方向で外側の部分すなわち回転体１の円周方向で開口部７ａの両端部は、ここに示す例では、転動体３の外周面に点接触もしくは線接触するように、転動体３の曲率より大きい曲率の円弧面となっている。以下の説明では、開口部７ａの両端部を接触部７ｂ，７ｃと記す。また、上記の収容部７は、遠心力によって転動体３がガイド孔２における回転体１の中心から最も遠い箇所に移動させられた場合に、回転体１の半径方向で転動体３の重心より外側であって、回転体１の円周方向で前記重心の両側にそれらの接触部７ｂ，７ｃが配置されるように形成されている。こうすることにより回転体１の半径方向で外側に連結部材５の収容部７から転動体３がはずれ、そのはずれた転動体３がガイド孔２の内面に衝突して異音が生じることを抑制できるようになっている。そして、転動体３が往復動した場合には、転動体３の外周面３ａに対して接触部７ｂ，７ｃが交互に点接触もしくは線接触する。

また、回転体１の半径方向での中間部から外周端に到る部分が、図３に示すように、ケーシング８によって囲われており、そのケーシング８の中空部に、上述したガイド孔２および転動体３ならびに連結部材５が配置されている。上記のケーシング８は、例えば、軸線方向に凹んでおりかつ全体として環状に形成された第１ケース部材８ａと第２ケース部材８ｂとによって構成されている。各ケース部材８ａ，８ｂの内周側部分は互いに接近して回転体１の内周部分を挟み付け、回転体１と一体化されている。また、第１ケース部材８ａの外周側の端部は、回転体１の外周端面を覆って第２ケース部材８ｂ側に延びており、かつ、各ケース部材８ａ，８ｂの外周端部同士が一体化されている。

上述した構成の捩り振動低減装置の作用・効果について説明する。回転体１が回転すると、遠心力によって転動体３はガイド孔２のうち回転体１の中心から最も遠い箇所に移動させられる。連結部材５は転動体３の移動に伴って押し動かされる。回転体１のトルクが変動すると、転動体３は慣性力によってガイド孔２の内部ですなわち転動面４に押し付けられた状態で往復動する。このような転動体３の往復動によって回転体１の捩り振動が低減させられる。連結部材５は転動体３の往復動に伴って往復動する。この場合において、転動体３の外周面３ａに対して連結部材５の各接触部７ｂ，７ｃが点接触もしくは線接触する。したがって、転動体３の側面に沿って連結部材５を配置する場合に比較して転動体３と連結部材５との接触面積を低減できる。また、連結部材５の側面と転動体３の側面とがほぼ同一平面上になるように構成されているため、連結部材５の側面とケーシング８の内面との接触も抑制できる。それらの結果、転動体３と連結部材５との間、および、転動体３あるいは連結部材５とケーシング８との間での摺動摩擦を抑制でき、それらの摺動摩擦が抵抗となって転動体３の往復動が阻害されることを抑制できる。その結果、制振性能を向上できる。

一方、回転体１の回転速度の低下に伴って転動体３に生じる遠心力が小さくなり、その遠心力が転動体３に作用する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の下方に移動する。この場合、例えば、図１での右側に配置された転動体３と、当該転動体３に対して回転体１の回転中心軸線を挟んで反対側すなわち図１での左側に配置された他の転動体３とがバランスする。そのため、重力によって転動体３が下方に移動してガイド孔２の内面に接触するとしてもその接触の際の荷重が小さくなり、その結果、異音の発生を抑制できる。また上記の荷重が小さいことにより転動体３や転動面４の耐久性を向上できる。

また、上記構成の捩り振動低減装置では、連結部材５は、回転体１の半径方向で転動体３の内側にオーバーラップして配置されているため、連結部材５を転動体３の側面に沿って配置する場合に比較して捩り振動低減装置の軸長の増大を抑制できる。さらに、連結部材５は、転動体３の外周面３ａを保持する。つまり、複数の転動体３を連結するために転動体３の形状を変更する必要が無く、転動体３の設計や製造、加工などが容易になり、その分、転動体３にかかるコストを抑制できる。

（実施例２）
図４は、実施例２に係る捩り振動低減装置の一例における一部を示す断面図であり、ここに示す例は、回転体１の円周方向で転動体３の内側であって、かつ、転動体３の軸線方向での両端部側に連結部材５をそれぞれ配置した例である。この図４に示す構成では、転動体３の外周面３ａと連結部材５との接触に伴う荷重が、前記軸線方向で転動体３の両端部にそれぞれ作用する。そのため、図３に示す例よりも転動体３を安定して往復動させることができ、制振性能が更に向上する。

（実施例３）
図５は、実施例３に係る連結部材の一例を示す図である。図５に示す例では、回転体１の円周方向に予め定めた間隔をあけて３つのガイド孔２が形成されている。また、連結部材５における支持部６はＹ字形であって、各自由端部が各ガイド孔２に対応する位置となるようにに形成されている。それらの自由端部に回転体１の半径方向で外側に開口した開口部７ａを有する収容部７がそれぞれ設けられている。

（実施例４）
また図６は、図５に示す連結部材の一部を変更した例を示す図であり、この図６に示す連結部材５における支持部６は、回転体１のガイド孔２に対応する位置を頂点としたほぼ三角形に形成されており、それらの頂点に上記の収容部７がそれぞれ設けられている。

（実施例５）
さらに図７は、図６に示す連結部材の一部を変更した例を示す図であり、この図７に示す連結部材５における支持部６は、図６に示す例と同様に、回転体１のガイド孔２に対応する位置を頂点としたほぼ三角形に形成されており、各頂点に上記の収容部７がそれぞれ設けられている。また支持部６の中央部に三角形の貫通孔９が形成されている。

図５ないし図７に示す構成であっても、転動体３の外周面３ａに対して連結部材５の各接触部７ｂ，７ｃが点接触もしくは線接触する。したがって、転動体３の側面に沿って連結部材５を配置する場合に比較して転動体３と連結部材５との接触面積を低減でき、これらの間の摺動摩擦を低減できる。その結果、前記摺動摩擦が抵抗となって転動体３の往復動が阻害されることを抑制でき、捩り振動低減装置の制振性能を向上できる。そして、図５ないし図７に示す各連結部材５を転動体３の軸線方向で一方の側に配置するとすれば、図３に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。また、転動体３の軸線方向での両端部側にそれぞれ配置するとすれば、図４に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。特に図７に示す構成では、貫通孔９を設ける分、図６に示す構成と比較して材料コストを低減したり、連結部材５の質量を低減したりすることができる。

（実施例６）
図８は、実施例６に係る連結部材の一例を示す図であり、この図８に示す連結部材５における支持部６は環状に形成されており、その外径は回転体１の外径より若干小さい。その支持部６の内周面であってガイド孔２に対応する位置に、支持部６の半径方向で内側に延びる一対の隔壁１０が形成されている。それらの隔壁１０同士の間の長さは、転動体３の外径より若干長い。回転体１の半径方向での隔壁１０の長さは、遠心力によって転動体３が転動面４に押しつけられた場合に、回転体１の半径方向で転動体３の重心より内側に隔壁１０の自由端部が配置される長さになっている。各隔壁１０と支持部６の内周面とによって囲われた部分が収容部７となっている。つまり、図８に示す収容部７は、回転体１の半径方向で内側に開口した樋状に形成されており、各隔壁１０の自由端部同士の間が開口部７ａとなっている。そして前記隔壁１０のうち転動体３の外周面３ａが接触する部分が、上記の接触部７ｂ，７ｃとなっている。なお、支持部６は、遠心力によって転動体３が転動面４に押しつけられた場合に、支持部６の内周面に転動体３が接触しない大きさに構成されている。

（実施例７）
図９は、図８に示す連結部材の一部を変更した例を示す図であり、ここに示す例は、図８に示す収容部７の開口部７ａを蓋部材１１によって閉じた例である。

（実施例８）
図１０は、図９に示す連結部材の一部を変更した例を示す図である。図９に示す連結部材５における支持部６は、図８および図９に示す支持部６より小径の環状に形成されている。この支持部６の外周面であってガイド孔２に対応する位置に、支持部６の半径方向で外側に延びて一対の隔壁１０が形成されている。各隔壁１０の自由端部同士は蓋部材１１によって連結されている。それらの隔壁１０同士の間の長さは、転動体３の外径より若干長い。回転体１の半径方向での隔壁１０の長さは、遠心力によって転動体３が転動面４に押しつけられた場合に、回転体１の半径方向で転動体３の重心より外側に隔壁１０の自由端部が配置される長さになっている。また、隔壁１０の長さは、遠心力によって転動体３が転動面４に押しつけられた場合に、蓋部材１１に転動体３が接触しない長さになっている。つまり、支持部６と一対の隔壁１０と蓋部材１１とによって囲われた部分が収容部７となっており、隔壁１０のうち転動体３の外周面３ａが接触する部分が、上記の接触部７ｂ，７ｃとなっている。

図８ないし図１０に示す構成であっても、転動体３の外周面３ａに対して連結部材５の隔壁１０における接触部７ｂ，７ｃが点接触もしくは線接触する。したがって、転動体３の側面に沿って連結部材５を配置する場合に比較して転動体３と連結部材５との接触面積を低減でき、これらの間の摺動摩擦を低減できる。その結果、前記摺動摩擦が抵抗となって転動体３の往復動が阻害されることを抑制でき、捩り振動低減装置の制振性能を向上できる。そして、図８ないし図１０に示す連結部材５を、転動体３の軸線方向で一方の側に配置するとすれば、図３に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。また、転動体３の軸線方向での両端部側にそれぞれ配置するとすれば、図４に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。

（実施例９）
図１１は、図４に示す捩り振動低減装置の一部を変更した例を示す図であり、ここに示す例は、断面が単純な円盤状もしくは円柱状の転動体に替えて、断面が「Ｈ」形の転動体３を用いた例である。具体的には、この転動体３は、円盤状もしくは円柱状の本体部３ｂを有し、その両端部に当該本体部３ｂの外径より大きい外径の円盤状のフランジ部３ｃ，３ｄが設けられている。そのため、各フランジ部３ｃ，３ｄが回転体１の側面に引っ掛かって回転体１の回転軸線方向に転動体３が抜け出にくいようになっている。また回転体１の両側に連結部材５がそれぞれ配置されており、各連結部材５の収容部７によって各フランジ部３ｃ，３ｄの外周面３ｅ，３ｆ側をそれぞれ保持するように構成されている。

図１１に示す構成であっても、各フランジ部３ｃ，３ｄの外周面３ｅ，３ｆに対して収容部７の接触部７ｂ，７ｃが点接触もしくは線接触する。そのため、転動体３の側面に沿って連結部材５を配置する場合に比較して転動体３と連結部材５との接触面積を低減でき、これらの間の摺動摩擦を低減できる。その結果、前記摺動摩擦が抵抗となって転動体３の往復動が阻害されることを抑制でき、捩り振動低減装置の制振性能を向上できる。また、各フランジ部３ｃ，３ｄの外周面３ｅ，３ｆと連結部材５との接触に伴う荷重が、前記「Ｈ」形の転動体３の軸線方向での両端部にそれぞれ作用し、転動体３を安定して往復動させることができる。つまり、図１１に示す構成であっても、上述した図４に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、転動面４は回転体１の円周方向に連続的に形成されていてもよい。すなわち、回転体１の板厚方向に貫通した中空部が回転体１の全周に亘って形成され、その環状の中空部のうち回転体１の半径方向で外側の内面が回転体１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る。また、前記中空部のうち回転体１の半径方向で内側の内面が単純な円弧面となっており、これら外周側の面と内周側の面との間隔が狭い部分の間によって区画された部分が転動体３が挿入される上述したガイド孔２となっていてもよい。

なおまた、連結部材５は、各接触部７ｂ，７ｃが上述した回転体１の半径方向で転動体３の重心より外側に設けられた構成に限定されないのであって、例えば、回転体１の半径方向で転動体３の重心とほぼ同じ位置に各接触部７ｂ，７ｃが配置されるように構成されていてもよい。要は、各各接触部７ｂ，７ｃが転動体３の外周面３ａや各フランジ部３ｃ，３ｄの外周面３ｅ，３ｆに対して点接触もしくは線接触するように構成されていればよい。

１…回転体、 ２…ガイド孔、 ３…転動体、 ３ａ，３ｅ，３ｆ…転動体の外周面、 ４…転動面、 ５…連結部材、 ７…収容部、 ７ｂ，７ｃ…接触部。

Claims (4)

1. トルクを受けて回転する回転体に、複数のガイド孔が前記回転体の円周方向に所定の間隔をあけて形成され、前記回転体が回転している状態で前記トルクが変動することにより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に収容され、前記各転動体が連結部材によって連結されている捩り振動低減装置において、
   前記連結部材は、前記転動体の外周面側から保持する収容部を備え、
   前記転動体の外周面に前記転動体の往復動方向で点接触もしくは線接触する少なくとも２つの接触部が前記収容部の内面に形成されている
   ことを特徴とする捩り振動低減装置。
2. ２つの前記接触部は、前記回転体の半径方向で前記転動体の重心より外側の前記外周面であって、かつ、前記回転体の円周方向で前記重心を挟んで両側の前記外周面に点接触もしくは線接触するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動低減装置。
3. 前記連結部材は、前記回転体の両側にそれぞれ配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動低減装置。
4. 前記転動体は、前記転動面の幅より広い軸長の円柱状の本体部と、前記本体部の両端部に設けられた円盤状のフランジ部とを有しており、
   前記収容部は、前記フランジ部の外周面側から保持する
   ことを特徴とする請求項３に記載の捩り振動低減装置。

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