JP2023044961A - 振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接近・離隔する部材の間での振動の伝達を回転慣性体によって抑制できる装置を提供する。【解決手段】動力を出力することに伴って振動する駆動ユニット１と支持体２との間で伝達される振動を抑制する振動抑制装置であって、駆動ユニット１と支持体２との間に設けられている振動抑制用の弾性部材３と、駆動ユニット１と支持体２との少なくともいずれか一方によって回転可能に保持された振動抑制用の回転慣性体４と、駆動ユニット１と支持体２とが振動により接近および離隔することにより、回転慣性体４を回転させかつ駆動ユニット１と支持体２とが接近および離隔する振動方向に前後動させる振動変換機構５とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、質量体の慣性力によって振動を抑制する装置に関し、特に上下振動など直線的な振動を回転慣性体によって抑制する装置に関するものである。

振動を抑制するための力として慣性力を利用するように構成した装置が広く知られており、例えば特許文献１には、内燃機関（エンジン）が出力するトルクの振動をフライホイールによって低減する装置が記載されている。その構成を簡単に説明すると、特許文献１に記載された捩り振動低減装置は、エンジンに連結されている入力側部材と、出力軸に連結されている出力側部材とがバネダンパーなどの緩衝部材を介して連結されており、その出力側の部材にフライホイールが遠心クラッチを介して連結されている。エンジントルクの振動によって入力側部材と出力側部材とに角加速度の差が生じると、その角加速度の差とフライホイールの慣性モーメントとに応じたトルクが生じ、これが振動を低減するいわゆる制振トルクとして作用する。なお、遠心クラッチは、回転数が増大することにより解放してフライホイールを切り離すように構成されており、こうすることにより、振動減衰効果が得られる周波数帯が回転数に応じて自動的に設定される。

特開２０１２－２２５４８２号公報

上記の特許文献１に記載された捩り振動低減装置は、角加速度の差が生じることにより発生するトルクによって振動を低減するように構成された装置であり、したがって適用できる振動系は回転する部材のトルクが振動する系に限られ、例えばエンジンマウントなどの上下あるいは水平に振動する系の振動低減には適用できない。言い換えれば、フライホイールなどの回転慣性体を振動の抑制のために更に有効に機能させるためには、新たな技術を開発する余地が多分にあった。

本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、回転慣性体を使用して、駆動ユニットと支持体とが接近および離隔する振動を効果的に抑制することができる装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、動力を出力することに伴って振動する駆動ユニットと前記駆動ユニットを支えている支持体との間で伝達される振動を抑制する振動抑制装置において、前記駆動ユニットと前記支持体との間に設けられている振動抑制用の弾性部材と、前記駆動ユニットと前記支持体との少なくともいずれか一方によって回転可能に保持された振動抑制用の回転慣性体と、前記駆動ユニットと前記支持体とが振動により接近および離隔することにより、前記回転慣性体を回転させかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する振動方向に前記回転慣性体を前後動させる振動変換機構とを備えていることを特徴としている。

本発明においては、前記振動変換機構は、前記回転慣性体を前記振動方向に沿う軸線を中心に回転可能でかつ前記振動方向には拘束した状態で保持する保持部と、雄ねじ部および雌ねじ部を有し、前記振動方向への前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との相対的な移動によって前記回転慣性体を前記軸線を中心に回転させる送りねじ機構と、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記保持部との間に設けられている第１アーム部と、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とのいずれか一方と、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方との間に設けられている第２アーム部とを備え、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とのいずれか他方は前記回転慣性体に設けられていてよい。

本発明においては、前記保持部は、前記第１アーム部の先端部に設けられかつ前記回転慣性体が回転する前記軸線の方向に相対移動しないよう前記回転慣性体に相対回転可能に挿入され、前記雌ねじ部は、前記回転慣性体を内部に収容しかつ内周部にねじ溝が形成された筒状を成すとともに、前記第２アーム部によって前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方に連結され、前記雄ねじ部は、前記回転慣性体の外周部に形成されていてよい。

本発明においては、前記保持部は、前記第２アーム部の先端部に設けられかつ前記回転慣性体を前記振動方向に沿う前記軸線を中心に回転可能で前記軸線に沿う方向には相対的に移動しないように収容した筒状に形成され、前記雌ねじ部は、前記回転慣性体の内部に前記回転慣性体の中心軸線に沿って形成され、前記雄ねじ部は、前記雌ねじ部にねじ嵌合した状態で前記第１アーム部の先端部に設けられていてよい。

本発明においては、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記第１アーム部との間、前記第１アーム部と前記保持部との間、前記雌ねじ部と前記第２アーム部との間、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方と前記第２アーム部との間のいずれか少なくとも二箇所に、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な自在継手が設けられていてよい。

本発明においては、前記送りねじ機構は、ねじ溝の内部に球状のボールを転動可能に配置したボールねじ機構によって構成されていてよい。

本発明においては、前記送りねじ機構のリード角が、４５度より小さくてよい。

本発明においては、前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に対して垂直な直交軸線を中心に回転するように配置され、前記振動変換機構は、前記回転慣性体に接触もしくは係合するとともに前記駆動ユニットと前記支持体とが相対的に接近および離隔することによって前記振動方向に前後動して前記回転慣性体にトルクを与えて前記回転慣性体を回転させる駆動部材を備えていてよい。

本発明においては、前記駆動部材は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合している第１アーム部と、前記第１アーム部が前記回転慣性体に接触もしくは係合している状態を維持しかつ前記回転慣性体に対して前記振動方向に相対的に前後動するように前記第１アーム部を前記回転慣性体に連結している第１連結部材と、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合して前記回転慣性体を前記第１アーム部と共に挟み付けている第２アーム部と、前記第２アーム部が前記回転慣性体に接触もしくは係合している状態を維持しかつ前記回転慣性体に対して前記振動方向に相対的に前後動するように前記第２アーム部を前記回転慣性体に連結している第２連結部材とを備えていてよい。

本発明においては、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記第１アーム部とは、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な自在継手によって連結され、かつ前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方と前記第２アーム部とは、前記回転慣性体が回転する中心となる前記軸線に対して直交する回転軸線を中心に回転可能な継手によって連結されていてよい。

本発明においては、前記駆動部材は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合している第１アーム部と、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体を前記第１アーム部と共に前記回転慣性体を直径方向で挟み付けるように前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合している第２アーム部と、前記第１アーム部および前記第２アーム部を、前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合させた状態でかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが前記振動方向に前後動可能に保持する保持部材とを備え、前記保持部材は、前記回転慣性体に相対回転可能に連結されていてよい。

本発明においては、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記第１アーム部とは、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第１の自在継手によって連結され、かつ前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方と前記第２アーム部とは、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第２の自在継手によって連結されていてよい。

本発明においては、前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に対して垂直でかつ互いに平行な軸線を中心に回転する二つの回転体によって構成され、前記振動変換機構は、前記二つの回転体によって挟み込まれて前記二つの回転体に対して相対移動可能に接触もしくは係合するとともに前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に前後動することにより前記二つの回転体を回転させる第１アーム部と、前記二つの回転体を前記第１アーム部に接触させる方向に挟み付けるとともに前記二つの回転体に対して相対移動可能に接触もしくは係合しかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に前後動することにより前記二つの回転体を回転させる二本の第２アーム部とを有し、かつ前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか一方が前記駆動ユニットに連結され、かつ前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか他方が前記支持体に連結されていてよい。

本発明においては、前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか一方が前記駆動ユニットに、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第１の自在継手によって連結され、かつ前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか他方が前記支持体に、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第２の自在継手によって連結されていてよい。

本発明においては、前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に延びている第１アーム部によって回転可能に保持され、前記振動変換機構は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に延びかつ前記回転慣性体の外周部に相対移動可能に接触もしくは係合している第２アーム部と、前記第２アーム部に交差するように配置され、かつ一端部が前記第１アーム部に回転可能に連結されたレバー部材と、前記レバー部材の他端部に、前記回転慣性体の中心軸線と平行な軸線を中心に回転するように取り付けられたローラ部材と、前記回転慣性体を前記第２アーム部の一方の面に押し付けるとともに前記ローラ部材を前記第２アーム部の前記一方の面とは反対側の面に押し付けるように前記レバー部材にトルクを付加する弾性部材とを備えていてよい。

本発明においては、前記第１アーム部は、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な自在継手によって前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方に連結され、かつ前記第２アーム部は、前記回転慣性体が回転する中心となる前記軸線に対して直交する回転軸線を中心に回転可能な継手によって前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方に連結されていてよい。

本発明においては、前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に延びている第１アーム部によって回転可能に保持され、前記第１アーム部は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方に、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な自在継手によって連結され、前記振動変換機構は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する方向に延びかつ前記回転慣性体の外周部に相対移動可能に接触もしくは係合している第２アーム部と、前記回転慣性体を前記第２アーム部に押し付ける方向または前記第２アーム部から離隔させる方向に前記第１アーム部を回動させる選択遮断機構とを備えていてよい。

本発明によれば、駆動ユニットもしくは支持体の振動によって両者が接近および離隔すると、これら両者の間に設けられている弾性部材による弾性力が振動を抑制するように作用し、併せて駆動ユニットと支持体との相対的に接近および離隔する動作が振動変換機構によって回転慣性体を回転させる。その場合の角加速度と慣性モーメントとに応じたトルクが、回転慣性体を回転させる力に対する反力として作用するから、そのトルクによって振動が抑制される。すなわち、駆動ユニットと支持体とが相対的に接近および離隔する直線的な振動を回転慣性体を回転させることにより抑制することができる。

また、上記の回転慣性体を送りねじ機構によって駆動ユニットおよび支持体に連結もしくは保持させた構成では、振動によって回転慣性体が回転するとともに、その中心軸線に沿う方向に前後動するから、回転することによる慣性力と軸線方向に前後動することによる慣性力とが振動を抑制する力として作用して、より効果的に振動を抑制することができる。

上記の回転慣性体を駆動ユニットや支持体に連結し、あるいは送りねじ機構を構成している各アーム部を、自在継手を介して駆動ユニットや支持体に連結した構成であれば、回転慣性体が、駆動ユニットと支持体とが接近および離隔する方向とは異なる方向に相対的に移動したとしても、そのような移動に伴う反力が駆動ユニットや支持体に掛かることを回避もしくは抑制でき、その結果、振動の抑制効果が更に向上する。

さらに、振動変換機構は、駆動ユニットと支持体とが相対的に接近および離隔する方向に対して直交する軸線を中心に回転する回転慣性体に対してその接線方向に前後動する駆動部材を有し、振動によってその駆動部材が前後動して回転慣性体を回転させる構成であってもよい。このような構成では、回転慣性体が回転するとともに、駆動部材に沿う方向に前後動する。すなわち、回転運動を伴う並進運動を行うので、それら両方向での慣性力によって振動を抑制することができる。

このような構成においても、駆動部材あるいはこれに相当するアーム部を駆動ユニットもしくは支持体に対して自在継手や回動可能な継手によって連結することにより、回転慣性体が、駆動ユニットと支持体とが接近および離隔する方向とは異なる方向に相対的に移動した場合に、その反力が駆動ユニットや支持体に掛かることを回避もしくは抑制でき、その結果、振動の抑制効果が更に向上する。

第１実施形態の構成を模式的に示す図である。 その回転慣性体であるロータが受ける力を示す説明図である。 第２実施形態の構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は駆動ユニットとボディとが接近および離隔する方向に振動している状態を示し、（Ｂ）は横方向にもしくは上下方向に変位した状態を示す。 第２実施形態であって、自在継手の位置を変更した構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は第１のアーム部に二つの自在継手を設けた例を示し、（Ｂ）は第２のアーム部に二つの自在継手を設けた例を示す。 第３実施形態の構成を模式的に示す図である。 第４実施形態の構成を模式的に示す図である。 より具体化した第４実施形態を示す図であり、（Ａ）は駆動ユニットとボディとが接近および離隔する方向に振動している状態を示し、（Ｂ）および（Ｃ）のそれぞれは横方向にもしくは上下方向に変位した状態を示す。 連結部材の一例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 連結部材の他の例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 連結部材に代えて保持部材を設けた第４実施形態の構成を示し、（Ａ）は駆動ユニットとボディとが接近および離隔する方向に振動している状態を示し、（Ｂ）は横方向にもしくは上下方向に変位した状態を示す。 図１０に示す保持部材の一例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図１０に示す保持部材の他の例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図１０に示す保持部材の更に他の例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 第５実施形態の構成を模式的に示す図である。 第５実施形態における拘束部材の構成を説明するための図である。 第６実施形態の構成を模式的に示す図である。 第７実施形態の構成を模式的に示す図である。 第８実施形態の構成を模式的に示し、（Ａ）はトルクロッドの平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 ラック・アンド・ピニオンを原理として採用して構成した他の実施形態を模式的に示す図である。 ラック・アンド・ピニオンを原理として採用して構成した更に他の実施形態を模式的に示す図である。

本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。

［第１実施形態］
図１に本発明の第１の実施形態を模式的に示してある。ここに示す例は、内燃機関などの動力を出力することに伴って振動する駆動ユニット１と、その駆動ユニット１を支えているボディなどの支持体（以下、ボディと記す。）２との間の振動を抑制するように構成した例である。これら駆動ユニット１とボディ２との間には、振動を抑制するための弾性部材３が設けられている。この弾性部材３は、ゴムやスプリングを主体として構成されており、従来知られているエンジンマウントであってよい。

また、振動抑制のための慣性力を発生する慣性質量体が、駆動ユニット１とボディ２との間に設けられている。この慣性質量体は、回転運動を伴う並進運動を行う回転慣性体４であって、その回転慣性体４は駆動ユニット１とボディ２とが接近および離隔する方向（以下、振動方向とする。）の力を回転慣性体４の回転運動を伴う並進運動に変換する振動変換機構５によって保持されている。図１に示す実施形態では、回転慣性体（以下、ロータと記す。）４は、振動方向に沿う軸線を中心に回転し、かつ振動方向に前後動するように保持されている。すなわち、ロータ４にはその回転中心軸線に沿って保持軸６が相対回転可能に挿入され、ロータ４はその保持軸６によって回転可能に保持されている。なお、ロータ４は保持軸６の軸線方向（振動方向）に相対的に移動しないように保持軸６に対して拘束されている。すなわち、保持軸６のロータ４を挟んだ二箇所にフランジ部７が設けられており、そのフランジ部７によってロータ４の軸線方向の移動を規制するようになっている。これら二つのフランジ部７は、保持軸６に一体に形成されていてもよく、あるいはＣリングやＥリングなどのいわゆる止め輪部材であってもよい。

保持軸６は、振動に伴う振動方向の力を作用させるために、駆動ユニット１とボディ２とのいずれか一方にアーム部８によって連結されている。このアーム部８は本発明の実施形態における第１アーム部に相当し、図１に示す実施形態では、アーム部８は駆動ユニット１からロータ４に向けて延びた状態で駆動ユニット１に連結されている。また、保持軸６は、アーム部８の先端側の一部によって形成され、アーム部８と一体になっている。

このように保持されているロータ４を回転させる機構は、送りねじ機構９である。図１に示す実施形態では、送りねじ機構９としてボールねじ機構が採用されている。摩擦力が大きいと振動抑制機能が低下するので、送りねじ機構９での摩擦力を可及的に小さくするためにボールねじ機構が採用されている。具体的に説明すると、ロータ４の外周部に、螺旋状の溝（凹部）であるねじ溝１０が形成されており、したがってロータ４の外周部が雄ねじ部１１となっている。また、ロータ４を収容している筒状の部材が雌ねじ部１２であって、その内周部に上記のねじ溝１０に対応するねじ溝１３が形成されている。これらのねじ溝１０，１３は断面形状が円弧状をなすいわゆる球形溝であり、これらのねじ溝１０，１３に鋼球などの球状の多数のボール１４が転動可能に収容されている。すなわち、雄ねじ部１１と雌ねじ部１２とは、ボール１４を介して互いに噛み合っている。

そして、雌ねじ部１２はアーム部１５によってボディ２に連結されている。図１に示す実施形態では、アーム部１５は雌ねじ１２と同様の筒状であって雌ねじ部１２と一体化されている。言い換えれば、アーム部１５の先端部に雌ねじ部１２が設けられている。このアーム部１５が本発明の実施形態における第２アーム部に相当している。

つぎに、上記のように構成した装置による振動低減作用について説明する。駆動ユニット１が振動することによってロータ４が受ける力は図２に示すとおりであり、その場合のロータ４についての運動方程式は以下のとおりである。

なお、図２おいて、ｆ_１は駆動ユニット１から受ける力、ｆ_２はボディ２から受ける力、ｆ_２ｘはボディ２から受ける力のうちの軸線方向成分、ｆ_２ｙはボディ２から受ける力のうちの回転周方向成分、ｒはロータ４の力点半径、ｐは送りねじ機構９におけるねじピッチ（リード）を示す。また、上記の運動方程式で、ｍはロータ４の質量、ｘ_３ツードット（ｄ^２ｘ_３／ｄｔ^２）はロータ４の重心加速度、Ｉはロータ４の慣性モーメント、θ_３ツードット（ｄ^２θ_３／ｄｔ^２）はロータ４の重心回りの角加速度をそれぞれ示す。

また、ロータ４上での加速度および角加速度の関係式は以下のとおりである。

なお、上記の式で、ｘ_１ツードット（ｄ^２ｘ_１／ｄｔ^２）は駆動ユニット１の加速度、ｘ_２ツードット（ｄ^２ｘ_２／ｄｔ^２）はボディ２の加速度をそれぞれ示す。すなわち、駆動ユニット１とボディ２とは接近および離隔することができるから、それらの振動方向での変位量ｘ_１，ｘ_２の差およびそれに伴う加速度の差が、ロータ４の回転および角加速度として現れる。また、駆動ユニット１とロータ４とは振動方向においては一体となっているので、それらの振動方向での加速度は等しい。さらに、ボディ２から受ける力ｆ_２の軸線方向成分ｆ_２ｘおよび回転周方向成分ｆ_２ｙとの比率は、ロータの周長２πｒとピッチｐとの比率と等しい。

したがって、ロータ４が駆動ユニット１から受ける力ｆ_１、およびボディ２から受けるいわゆる振動方向での力ｆ_２ｘは以下のようになる。

駆動ユニット１およびボディ２のいわゆる振動方向での変位量ｘ_１，ｘ_２に対して、角速度ωの単振動を仮定すると、

となるから、駆動ユニット１が受ける力Ｆｅ、およびボディ２が受ける力Ｆｂは、それぞれ下記の式で表される。

なお、ｋは弾性部材３のばね定数である。

これを変形して行列式で表すと、

となる。なお、ｘ_ｅは駆動ユニット１の変位量、ｘ_ｂはボディ２の変位量である。

上記の行列式における中括弧の中の第１項はロータ４の並進運動に関する慣性力を示している。その行列の下行が共に「０」になっていることから知られるように、ボディ２が受ける力がゼロになっている。すなわち、ボディ２を振動させる力が解消される。これは、本発明の実施形態における保持部に相当する保持軸６が駆動ユニット１に連結されているためである。なお、慣性力で相殺しきれない力はロータ４の質量ｍに比例して大きくなるから、その点ではロータ４の質量ｍは可能な範囲で小さいことが好ましい。

また、上記の行列式における中括弧の中の第２項は、駆動ユニット１とボディ２との相対変位を示しており、その行列の係数となっている括弧の中の値がゼロになれば、弾性部材３による伝達力がロータ４の慣性力で相殺され、ボディ２への振動の伝達が回避もしくは低減できることになる。すなわち、ロータ４の慣性モーメントＩや送りねじ機構９におけるピッチ（もしくはリード）ｐを弾性部材３のばね定数との関係で適宜に設定することにより，所定の角速度ωあるいはその近傍での振動方向での荷重をゼロもしくは小さい値に低減でき、結局，振動を低減できる。

このように、本発明の第１の実施形態としての上述した装置によれば、駆動ユニット１やボディ２が互いに接近および離隔する方向に振動することによる力を利用してロータ４を回転かつ直線移動させること、すなわち回転運動を伴う並進運動させることにより、その慣性力によって振動を低減することができる。

なお、ここで送りねじ機構９におけるリード角、すなわちピッチｐとロータ４の周長との関係について説明する。上述した行列式における中括弧の中の第２項の係数としての式が「０」となる慣性モーメントＩは、
４π^２Ｉω^２／ｐ^２＝ｋ
Ｉ＝（ｋｄ^２／４ω^２）＊（ｐ／πｄ）^２
である。ここで、ωは入力角速度、ｄはロータ４の直径である。この式で表される慣性モーメントＩは、所定の入力角速度ωのときに、ばね定数がｋのばね力を相殺できる慣性モーメントである。したがって、ピッチ（リード）ｐが周長πｄより小さければ、それらの比率が「１」より小さくなるから、弾性部材３を介して伝達される力を効果的に相殺できることになる。このピッチ（リード）ｐと周長πｄとの関係をリード角で表せば、リード角は４５度より小さいことが好ましい。

［第２実施形態］
つぎに本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態と同一の構成の部分については、第１実施形態で使用した参照符号と同じ参照符号を図に付してその詳細な説明は省略する。

本発明の実施形態における振動抑制装置は、駆動ユニット１とボディ２とが接近および離隔するように変位する振動を低減するように機能する。しかしながら、駆動ユニット１やボディ２は、互いに接近および離隔する方向以外の方向（以下、仮に横方向とする。）にも振動するので、このようないわゆる横方向の振動によってロータ４との間に荷重が作用しないように構成することが好ましい。その一例を図３に模式的に示してあり、第１のアーム部８と駆動ユニット１とが自在継手１６によって連結されている。また一方、第２のアーム部１５が一本の軸材によって構成され、その先端部が筒状をなす雌ねじ部１２に一体化するように連結されている。そして、そのアーム部１５は自在継手１７によってボディ２に連結されている。なお、自在継手１６，１７は、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な継手であり、従来知られている構造のものであってよい。

図３の（Ａ）は、駆動ユニット１とボディ２とが単に接近および離隔する方向に変位している状態を示しており、この状態では、各アーム部８，１５に曲げ応力が作用することはない。これに対して図３の（Ｂ）に示すようにいわゆる横方向（図３では上下方向）に駆動ユニット１あるいはボディ２が相対的に変位した場合、各アーム部８，１５は自在継手１６，１７の部分で曲がる。その結果、駆動ユニット１やボディ２と各アーム部８，１５との間に作用する荷重あるいは応力が、自在継手１６，１７での回転によって解消される。すなわち、駆動ユニット１とボディ２との間でのいわゆる横方向の振動による荷重の伝達が生じないので、いわゆる横方向の振動を低減できる。また、各アーム部８，１５に曲げ荷重が掛からないので、その破損を未然に回避でき、あるいは耐久性を向上させることができる。

なお、いわゆる横方向への変位による荷重の解消には、上述した振動変換機構５を介した駆動ユニット１からボディ２に到る振動系に二つの自在継手１６，１７を設ければよいのであり、二つの自在継手１６，１７を設ける位置は図３に示す位置に限られない。例えば図４の（Ａ）に示すように、駆動ユニット１と第１のアーム部８との間、およびそのアーム部８と保持軸（保持部もしくは雄ねじ部１１）６との間のそれぞれに自在継手１６，１７を設けてもよい。あるいは図４の（Ｂ）に示すように、円筒状に形成されている雌ねじ部１２と第２のアーム部１５との間、およびその第２のアーム部１５とボディ２との間のそれぞれに自在継手１６，１７を設けてもよい。

このような構成であれば、駆動ユニット１とボディ２とのいわゆる横方向の相対変位が生じた場合、図４に示すように各自在継手１６，１７の部分で曲がるので、いわゆる横方向に変位したことに伴う荷重の伝達を自在継手１６，１７によって遮断でき、いわゆる横方向の振動を低減できる。なお、図４の（Ａ）に示すように第２のアーム部１５がボディ２に固定されていたり、図４の（Ｂ）に示すように第１のアーム部８が駆動ユニット１に固定されていたりした場合には、その固定端に曲げ荷重が掛かることがあり、破損の回避や耐久性の向上などの点では、図３に示す構成が好ましい。

［第３実施形態］
前述したロータ４の振動方向での拘束もしくは振動方向での往復動の規制は、ボディ２側で行ってもよい。図５にその一例を模式的に示してある。ボディ２から本発明の実施形態における第２アーム部に相当する円筒状のアーム部１５が駆動ユニット１に向けて延びている。その先端側の内周部には、ロータ４の外径よりもわずかに大きい内径の収容部１８が形成されており、この収容部１８の内部に、ロータ４が回転可能に保持されている。なお、収容部１８の隣接する部分の内径は、ロータ４の外径より小さくなっており、したがってロータ４は収容部１８の内部で回転可能であっても、ボディ２に対してはいわゆる振動方向に相対移動しないように保持されている。その収容部１８の開口端の内径がロータ４の外径より小さくなるから、ロータ４の組み付けを可能にするためには、収容部１８をその中心軸線に沿う面で切断した二分割構造とし、あるいは開口端にエンドプレート（図示せず）を取り付けて収容部１８を閉じる構成とすればよい。したがって、図５に示す構成では、アーム部１５の先端側の部分が本発明の実施形態における保持部に相当している。

ロータ４は円筒状になっていてその内周面にはねじ溝１３が形成され、したがってロータ４の内周部が雌ねじ部１２となっている。また、ロータ４の内周部にねじ軸１９が挿入されており、そのねじ軸１９の外周部に、上記のねじ溝１３に対応してねじ溝２０が形成され、この部分が雄ねじ部１１となっている。これらのねじ溝１３，２０は断面形状が円弧状をなすいわゆる球形溝であり、これらのねじ溝１３，２０に鋼球などからなる多数のボール１４が転動可能に収容されている。すなわち、雄ねじ部１１と雌ねじ部１２とは、ボール１４を介して互いに噛み合っている。なお、ねじ軸１９は、駆動ユニット１からボディ２に向けて延びている第１のアーム部８に連結され、より具体的には図５に示す例では、アーム部８の先端部がねじ軸１９となっている。

図５に示す構成では、駆動ユニット１が振動して駆動ユニット１とボディ２とが相対的に接近および離隔した場合、第１のアーム部８と一体のねじ軸１９すなわち雄ねじ部１１が、ロータ４の内周側の雌ねじ部１２に挿入され、また引き出されるから、ロータ４はボールねじ機構の作用によってねじ軸１９の回りを回転する。また、ロータ４は第２のアーム部１５を介してボディ２によって保持されているから、駆動ユニット１がボディ２に対して接近および離隔すると、駆動ユニット１はロータ４に対していわゆる振動方向に相対移動する。すなわち、ロータ４のいわゆる振動方向の慣性力が駆動ユニット１に作用する。結局、ロータ４が駆動ユニット１に対して、回転運動を伴う並進運動を行う。このような並進運動は、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様である。

言い換えれば、図５に示す構成は、保持部と送りねじ機構との連結対象部を、前述した第１実施形態とは反対にした構成であり、したがって振動した場合に駆動ユニット１が受ける力Ｆｅとボディ２が受ける力Ｆｂとを行列式で表せば、下記の式となる。

この行列式から知られるように、図５に示すように構成した場合であっても、前述した第１実施形態とほぼ同様に、ロータ４の回転運動を伴う並進運動による慣性力を振動を抑制する力として作用させることができる。すなわち、駆動ユニット１やボディ２が互いに接近および離隔する方向に振動することによる力を利用してロータ４を回転かつ直線移動させることにより、その慣性力によって振動を低減することができる。なお、上記の行列式と第１実施形態についての前述した行列式とを比較すると、並進慣性力に関連する行列式の下行（上記の行列式で丸で囲ってある部分。）に「１」が表れている。これは、ボディ２に対して力が掛かることを表しており、したがって図５に示す構成では、第１実施形態と比較して、ボディ２に掛かる力が大きくなる分、振動の抑制効果が小さくなる。

［第４実施形態］
図６に第４実施形態の原理的な構成を示してある。ここに示す振動抑制装置は、回転慣性体に相当するロータ２１が、駆動ユニット１とボディ２とが接近および離隔するいわゆる振動方向に対して垂直な軸線（直交軸線）を中心に回転するように構成されている。すなわち、振動変換機構５は、ラック・アンド・ピニオン機構と類似する構成であり、ロータ２１に接触もしくは係合して前後動することによりロータ２１を回転させる一対の駆動部材２２，２３を備えている。ここで接触とは、摩擦力によってトルクを伝達できる接触状態であり、また係合とは、歯車の歯とラック歯との噛み合いのように二つの部材がトルク伝達可能に噛み合っている状態を意味している。したがって、ロータ２１の外周部に歯が形成され、これに噛み合う歯が各駆動部材２２，２３に形成されていてもよい。

一方の駆動部材２２は、駆動ユニット１から延びている第１のアーム部８の先端部に連結され、あるいはそのアーム部８の先端部分であり、したがって駆動ユニット１が振動方向に変位することにより前後動するようになっている。また、他方の駆動部材２３は、ボディ２から延びている第２のアーム部１５の先端部に連結され、あるいはそのアーム部１５の先端部分であり、したがってボディ２が振動方向に変位することにより前後動するようになっている。

図６に示すように構成された装置では、駆動ユニット１の振動によって駆動ユニット１およびボディ２が相対的に接近および離隔するように変位すると、各駆動部材２２，２３がロータ２１に接触もしくは係合した状態を維持してロータ２１の接線方向に前後動する。その結果、ロータ２１は、駆動ユニット１およびボディ２の相対的な変位の方向すなわち振動方向に対して直交する軸線を中心に回転させられ、併せて振動方向に前後動させられる。すなわち、ロータ２１は駆動ユニット１およびボディ２に対して回転運動を伴う並進運動を行う。その場合に駆動ユニット１が受ける力Ｆｅとボディ２が受ける力Ｆｂとを行列式で表せば、下記の式となる。

なお、ｒはロータ２１の半径である。

この行列式から知られるように、図６に示すように構成した場合であっても、前述した第１実施形態とほぼ同様に、ロータ２１の並進運動による慣性力を振動を抑制する力として作用させることができる。すなわち、駆動ユニット１やボディ２が互いに接近および離隔する方向に振動することによる力を利用してロータ２１を回転かつ相対的に直線移動させることにより、その慣性力によって振動を低減することができる。なお、上記の行列式と第１実施形態についての前述した行列式とを比較すると、回転慣性力に関連する行列式の下行（上記の行列式で丸で囲ってある部分。）に「１」が表れている。これは、ボディ２に対して力が掛かることを表しており、したがって図６に示す構成では、第１実施形態と比較して、ボディ２に掛かる力が大きくなる分、振動の抑制効果が小さくなる。

上述した原理的な構成を維持しつつ、より具体的に構成した例を図７に示してある。すなわち、駆動ユニット１やボディ２は互いに接近および離隔する方向に振動するだけでなく、その方向とは異なるいわゆる横方向にも振動するので、そのような方向の振動が生じても、各駆動部材２２，２３をロータ２１に接触もしくは係合させた状態に維持する必要がある。そこで、図７に示す構成では、一方の駆動部材２２が第１のアーム部８によって構成され、その第１のアーム部８を、ロータ２１の外周部に接触させもしくは係合させた状態に維持する連結部材２４が設けられている。これと同様に、他方の駆動部材２３が第２のアーム部１５によって構成され、その第２のアーム部１５を、ロータ２１の外周部に接触させもしくは係合させた状態に維持する連結部材２５が設けられている。

これらの連結部材２４，２５は、それぞれのアーム部８，１５をロータ２１の外周側から覆っていて、ロータ２１の回転中心部にピン止めされており、一例として図８および図９に示すように、各アーム部８，１５の幅やロータ２１の厚さよりわずかに大きい幅の断面形状がコ字状を成している。これらの連結部材２４，２５は、アーム部８，１５をロータ２１から離れないように押さえているから、アーム部８，１５の背面（ロータ２１側とは反対側の面）に接触する。その接触箇所での摩擦抵抗を可及的に低減することが好ましく、例えば図８の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ロータ２１と連結するピン２６が設けられている箇所とは反対側の内面に平軸受２７を設けることが好ましい。あるいは図９の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、平軸受２７に代えて、研磨や接着あるいは蒸着などによって低摩擦面２８を設けることが好ましい。

上記のように連結部材２４によってロータ２１に接触もしくは係合した状態に保持されている第１のアーム部８は、自在継手１６によって駆動ユニット１に連結されている。これに対して、連結部材２５によってロータ２１に接触もしくは係合した状態に保持されている第２のアーム部１５は、そのアーム部１５に対して垂直な軸線（図７では上下方向に沿う軸線）を中心に回動可能な継手（ヒンジ）２９によってボディ２に連結されている。

したがって、図７に示す構成では、駆動ユニット１やボディ２が互いに接近および離隔する方向（図７の左右方向）に振動すると、図７の（Ａ）に示すように各アーム部８，１５がロータ２１の接線方向に移動し、その結果、ロータ２１が回転させられる。また、ロータ２１はいわゆる振動方向において、駆動ユニット１やボディ２に対して直線的に相対的に移動して、駆動ユニット１やボディ２に接近し、また離隔する。すなわち、ロータ２１は回転運動を伴う並進運動を行う。その場合、図７に示す構成では、各連結部材２４，２５によって、各アーム部８，１５がロータ２１に接触もしくは係合した状態に維持されるので、ロータ２１を確実に回転運動を伴う並進運動をさせることができる。すなわち振動抑制機能が良好な状態に維持される。

また、駆動ユニット１やボディ２は、互いに接近および離隔する方向とは異なる方向に振動し、あるいは変位することがある。例えば図７の（Ｂ）や（Ｃ）に示すように上下方向に相対的に変位することがあり、その場合、第１のアーム部８を駆動ユニット１に連結している自在継手１６が曲がるので、各アーム部８，１５やその連結箇所に曲げ応力が掛かることが回避される。また、第１のアーム部８は、これをロータ２１に対して保持している連結部材２４と共に、ロータ２１の中心を中心にして回転するから、そのアーム部８はロータ２１に対して接触もしくは係合している状態に維持される。そのため、図７での上下方向の振動もしくは変位が生じても各アーム部８，１５はロータ２１に対する接触もしくは係合状態に維持され、振動に起因してロータ２１が回転運動を伴う並進運動を行う。すなわち振動抑制機能が良好な状態に維持される。

また、図７の紙面に垂直ないわゆる横方向の振動もしくは変位が生じた場合、各アーム部８，１５が自在継手１６やヒンジ２９によって横方向に回転する。そのため、上述した上下方向の振動もしくは変位の場合と同様に、各アーム部８，１５やその連結箇所に曲げ応力が掛かることを回避もしくは抑制することができる。

上述した各アーム部８，１５をロータ２１に対して接触もしくは係合した状態に維持する部材を、上記の二つの連結部材２４，２５に代えて単一の部材によって構成した例を図１０の（Ａ）および（Ｂ）に示してある。ロータ２１を回転させる駆動部材２２，２３である各アーム部８，１５は、ロータ２１の直径方向で互いに対向する二箇所でロータ２１に接触あるいは係合しており、ロータ２１を挟み付けた状態となっている。これら各アーム部８，１５とロータ２１との三者を互いに離隔しないように保持する保持部材３０が設けられている。保持部材３０は、各アーム部８，１５の少なくともいずれか一方がロータ２１の接線方向に前後動できるように上記の三者を保持するように構成され、例えば図１１の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、矩形の枠状に構成されている。この保持部材３０の長手方向での中央部に回転軸３１を取り付けるように構成され、その回転軸３１によってロータ２１を回転可能に支持するようになっている。この回転軸３１を挟んで互いに対向する二つの内面が、各アーム部８，１５を振動方向に案内する面となっており、これらの面のそれぞれにアーム部８，１５との間の摩擦を可及的に低減するために平軸受３２が設けられている。

各アーム部８，１５は、保持部材３０によってロータ２１と共に結束されることにより互いに平行な状態に拘束される。したがって、第１のアーム部８が自在継手１６によって駆動ユニット１に連結されていることに加え、第２のアーム部１５が自在継手１７によってボディ２に連結されている。

したがって、図１０に示す構成では、駆動ユニット１やボディ２が互いに接近および離隔する方向に振動すると、各アーム部８，１５は、ロータ２１を挟み付けた状態でロータ２１の接線方向に前後動する。それに伴って、ロータ２１が回転軸３１を中心に回転し、かつ駆動ユニット１およびボディ２に対して相対的に接近および離隔する。すなわち、ロータ２１が回転運動を伴って並進運動する。したがって、図７に示す構成の振動抑制装置と同様に、ロータ２１の回転運動を伴う並進運動での慣性力によって振動を低減することができる。また、図１０に示す構成では、各アーム部８，１５が自在継手１６，１７によって駆動ユニット１やボディ２に連結されているので、駆動ユニット１とボディ２とが互いに接近および離隔する方向以外の方向に振動もしくは変位しても、ロータ２１に対する各アーム部８，１５の相対的な位置もしくは姿勢が変化しない。例えば図１０の（Ｂ）に示すように駆動ユニット１とボディ２とが図１０の（Ｂ）における上下方向に変位しても、各自在継手１６，１７の部分で曲がることにより、各アーム部８，１５は互いに平行になったままロータ２１を挟み付けた状態を維持する。そのため、振動することによりロータ２１を確実に回転運動を伴う並進運動をさせることができ、併せて各アーム部８，１５やその連結箇所などに曲げ応力や荷重が掛かることを回避もしくは抑制することができる。

なお、保持部材３０は、各アーム部８，１５が互いに平行になってロータ２１を挟み付けている状態を維持する構成であればよく、上述した構成以外に図１２の（Ａ）および（Ｂ）に示す構成、あるいは図１３の（Ａ）および（Ｂ）に示す構成であってもよい。図１２に示す保持部材３０は、図１１に示す例と同様に、全体として矩形の枠状に形成され、その内部に挿入されている各アーム部８，１５のうちのいずれか一方（例えば第２のアーム部１５）と一体化されている。これに対してロータ２１は保持部材３０の内部に、アーム部１５に接触もしくは係合してアーム部１５上を回転するように配置されている。言い換えれば、前述した回転軸３１が設けられておらず、ロータ２１は保持部材３０に対してアーム部１５の長手方向に移動可能になっている。

このアーム部１５に対してロータ２１を挟んだ反対側に各アーム部８，１５のうちの他方のアーム部（例えば第１のアーム部８）が挿入されて、ロータ２１に接触もしくは係合している。このアーム部８を保持部材３０に固定されているアーム部１５に対して平行でかつロータ２１に接触もしくは係合した状態に維持し、さらに滑らかに前後動させるために、平軸受３２がアーム部８の背面側に位置するように保持部材３０の内部に設けられている。図１３の（Ａ）および（Ｂ）に示す例では、上記の平軸受３２に代えて、摩擦係数の小さい低摩擦面２８が設けられている。

これら図１２や図１３に示す構成の保持部材３０を用いた場合、第２のアーム部１５と一体となっている保持部材３０に対して、ロータ２１および第１のアーム部８が前後動する。すなわちロータ２１は各アーム部８，１５によって挟み付けられているだけで、いずれの部材にも連結されていない。しかしながら、保持部材３０に対するロータ２１の相対移動量は、保持部材３０に対する第１のアーム部８の相対移動量の半分であってわずかであるから、ロータ２１が保持部材３０の内部や各アーム部８，１５の間から脱落することはない。

［第５実施形態］
本発明の実施形態は、いわゆるラック・アンド・ピニオン機構を原理的な機構として備え、かつピニオンに相当するロータを二つ備えた装置であってよく、その例を図１４に模式的に示してある。一方の駆動部材２２として機能する第１のアーム部８が駆動ユニット１に自在継手１６を介して取り付けられ、そのアーム部８はボディ２に向けて延びている。そのアーム部８を挟んだ両側（図１４では上下の両側）に同形状の回転体であるロータ２１Ａ，２１Ｂが配置され、これらのロータ２１Ａ，２１Ｂは、アーム部８に摩擦接触し、あるいは歯同士の噛み合いなどによって係合している。

他方の駆動部材２３として機能する第２のアーム部１５は、各ロータ２１Ａ，２１Ｂを第１のアーム部８との間に挟み付けるように二股に分かれた構成であって、自在継手１７によってボディ２に連結されている。なお、アーム部１５のうち二股に分かれている各分枝部１５ａ，１５ｂは、駆動ユニット１から延びている第１のアーム部８と平行になっており、したがってアーム部８および各分枝部１５ａ，１５ｂはロータ２１Ａ，２１Ｂにその直径方向で対向する箇所で接触もしくは係合している。

第２のアーム部１５における各分枝部１５ａ，１５ｂは、ボディ２側の端部で互いに連結されて一体になっているのに対して他方の端部はいわゆる自由端となっていて互いに離隔している。この自由端となっている端部には、分枝部１５ａ，１５ｂの相互の間隔を一定に維持して、各分枝部１５ａ，１５ｂをロータ２１Ａ，２１Ｂに接触もしくは係合した状態に維持するための拘束部材３３が取り付けられている。この拘束部材３３の一例を図１５に示してある。ここに示す拘束部材３３は、矩形の枠状に構成され、その内部のうち長手方向で対向する箇所に上記の分枝部１５ａ，１５ｂを挿入してそれらの分枝部１５ａ，１５ｂを互いに離隔する方向に移動しないように拘束している。なお、長手方向で対向する二箇所のうちのいずれか一方（図１５では上側部分）にねじ孔３４を形成し、ここに調整ねじ３５をねじ嵌合させ、その調整ねじ３５によって一方の分枝部１５ａ（１５ｂ）の位置、すなわち各分枝部１５ａ，１５ｂの間隔を調整するように構成してもよい。

拘束部材３３は、分枝部１５ａ，１５ｂを相互に拘束するためのものであるから、分枝部１５ａ，１５ｂに対しては図１５に示すようにリジッドに嵌合して相対移動しないように組み付けられてよい。これに対して、第１のアーム部８は、駆動ユニット１やボディ２の振動あるいは変位の方向が多様であることにより、拘束部材３３に対して上下左右に相対移動する。このような相対移動を可能にするために、拘束部材３３の内側の中空部のうち第１のアーム部８が挿入されている箇所の内法Ｌ_３３は、アーム部８の幅Ｗ_８より十分大きくなっている。

図１４に示す構成では、駆動ユニット１とボディ２とが接近および離隔する方向に振動すると、それぞれ駆動部材２２，２３として機能する第１のアーム部８と第２のアーム部１５とが図１４の左右方向に相対的に反対方向に前後動する。その結果、第１のアーム部８と各分枝部１５ａ，１５ｂとの間に挟み込まれている各ロータ２１Ａ，２１Ｂが互いに反対方向に回転し、かつ駆動ユニット１やボディ２に対して接近あるいは離隔するように直線的に移動する。すなわち、各ロータ２１Ａ，２１Ｂが回転運動を伴う並進運動を行う。したがって、図１４に示す構成であっても、前述した第４実施形態と同様に、それらのロータ２１Ａ，２１Ｂの慣性力によって振動を抑制することができる。また、図１４に示す構成であれば、図８や図９、あるいは図１１ないし図１３に示すように平軸受あるいは低摩擦面などを設ける必要がないので、その分、構成を簡素化することができる。

［第６実施形態］
二つの回転慣性体を備えた他の実施形態を図１６に示してある。ここに示す装置は、ロータを駆動ユニット１とボディ２とのいずれか一方で回転可能に支持し、そのロータをいずれか他方に取り付けたアーム部に接触もしくは係合させて相対移動させることにより回転させるように構成されている。具体的に説明すると、駆動ユニット１に第１のアーム部８が自在継手１６によって取り付けられており、そのアーム部８はボディ２に向けて延びていてその先端部に第１のロータ２１Ａが回転可能に取り付けられている。そのロータ２１Ａは、第１のアーム部８の長手方向に対して直交する方向の軸線を中心に回転するように、アーム部８に取り付けられている。

一方、ボディ２から駆動ユニット１に向けて第２のアーム部１５が延びていて、そのアーム部１５の先端部が、ロータ２１Ａの外周部に摩擦接触し、あるいは係合している。その第２のアーム部１５は、ロータ２１Ａの接線方向に向けて設けられており、したがってロータ２１Ａに対して前後動することによりロータ２１Ａを回転させるようになっている。また、第２のアーム部１５は、その長手方向に直交する方向もしくはロータ２１Ａの回転中心軸線に直交する方向（図１６の上下方向）の軸線を回転軸線としたヒンジ２９によってボディ２に連結されている。したがって、第２のアーム部１５に作用する図１６での上下方向の荷重をヒンジ２９で受け、第２のアーム部１５が図１６の上下方向に回動しないようになっている。

ロータ２１Ａの回転中心軸線と同軸上でレバー部材３６の一端部がロータ２１Ａに回転可能に連結されている。このレバー部材３６の他方の端部は、第２のアーム部１５を横切って、ロータ２１Ａが接触もしくは係合している面とは反対側にまで延びており、当該他方の端部に第２のロータ２１Ｂが回転可能に取り付けられている。この第２のロータ２１Ｂは、上記の第１のロータ２１Ａより小径のロータであって、第１のロータ２１Ａの回転中心軸線と平行な軸線を中心にして回転するようにレバー部材３６の他方の端部に取り付けられている。より具体的には、各ロータ２１Ａ，２１Ｂの外径は、一方のロータ２１Ａ（２１Ｂ）が第２のアーム部１５の一方の面（図１６での下面）に接触した状態で、他方のロータ２１Ｂ（２１Ａ）が第２のアーム部１５の他方の面（図１６での上面）に接触する径に設定されている。なお、外径が小さいロータ２１Ｂが本発明の実施形態におけるローラ部材に相当している。

そして、レバー部材３６にその一方の端部を中心とした回転力を付与する弾性部材としてのトーションスプリング３７が第１のアーム部８からレバー部材３６に亘って配置されている。トーションスプリング３７は、例えば金属製の線状もしくは軸状の弾性体であって、所定角度以上に曲げた場合に、その曲がりを解消する方向の弾性力（復元力）を生じるように構成されている。そのトーションスプリング３７は、一端部が第１のアーム部８の所定箇所に連結され、かつ他端部がレバー部材３６の中間部に連結され、さらに中間部がレバー部材３６と第１のアーム部８との連結部に係合している。すなわち、トーションスプリング３７は、その弾性力によって、レバー部材３６を図１６での時計方向に回転させるように配置されている。その結果、各ロータ２１Ａ，２１Ｂは、第２のアーム部１５の上下両側に、トーションスプリング３７の弾性力で押し付けられ、接触状態あるいは係合状態を維持するように構成されている。

図１６に示すように構成した装置では、駆動ユニット１やボディ２が互いに接近及び離隔する方向に振動すると、各ロータ２１Ａ，２１Ｂがボディ２に接近し、また離隔するように前後動する。その場合、各ロータ２１Ａ，２１Ｂは、第２のアーム部１５に接触もしくは係合した状態を維持しているので、第２のアーム部１５に対する相対移動によって回転させられる。すなわち、各ロータ２１Ａ，２１Ｂが、回転運動を伴う並進運動を行うから、上述した第４実施形態や第５実施形態と同様に、ロータ２１Ａ，２１Ｂの慣性力によって振動を抑制することができる。なお、図１６での上下方向や紙面に垂直な横方向の振動あるいは変位に対しては、自在継手１６やヒンジ２９での回転により応力や荷重が解消もしくは低減される。また、各ロータ２１Ａ，２１Ｂが第２のアーム部１５の上下両面に、長手方向にずれた箇所で接触するので、これらのロータ２１Ａ，２１Ｂを介して第２のアーム部１５に偶力が作用するが、第２のアーム部１５をボディ２に連結しているヒンジ２９は、図１６の上下方向を向く軸線を中心に回転するように構成されているので、第２のアーム部１５に作用する偶力による荷重は、ヒンジ２９によって支持される。すなわち、駆動ユニット１とボディ２とが接近および離隔する方向とは異なる方向の振動あるいは変位が生じても、振動の低減効果が損なわれることはない。

［第７実施形態］
回転慣性体であるロータを、駆動ユニット１もしくはボディ２から延びているアーム部に積極的に押し付けることにより、ロータが確実に回転運動を伴う並進運動をするように構成した実施形態を図１７に模式的に示してある。ここに示す実施形態は、上述した図１６に示す構成とは、上記のレバー部材３６および第２のロータ２１Ｂに代えて、ロータ２１Ａを第２のアーム部１５に対して選択的に接触もしくは係合させ、また離隔させる機構を設けた点で異なっており、他の構成は図１６に示す構成と同様である。すなわち、第１のアーム部８は、屈曲した形状をなしており、その屈曲部分で自在継手１６によって駆動ユニット１に連結されている。その第１のアーム部８のうち屈曲部分からボディ２側に延びている部分の先端部にロータ２１Ａが回転可能に取り付けられている。また、第１のアーム部８のうち屈曲部分から図１７での下側（ロータ２１Ａの回転中心軸線に対して直交する方向）に延びている部分の先端部に、直動型のアクチュエータ３８が連結されている。このアクチュエータ３８は、ロータ２１Ａの回転中心軸線と直交する方向もしくは第２のアーム部１５と平行な方向に前後動して第１のアーム部８を自在継手１６を中心に回動させるように構成されている。したがって、アクチュエータ３８が図１７での右方向に押圧力を発生すると、ロータ２１Ａが第２のアーム部１５に押し付けられて両者が所定の面圧で接触する。これとは反対にアクチュエータ３８が図１７での左方向に動作すると、ロータ２１Ａが第２のアーム部１５から図１７での下方向に移動して第２のアーム部１５から離れる。このように屈曲している第１のアーム部８とアクチュエータ３８とは、ロータ２１Ａを第２のアーム部１５に対して選択的に押し付け、また離隔させる選択遮断機構となっている。

ロータ２１Ａが第２のアーム部１５に接触もしくは係合している状態で、駆動ユニット１とボディ２とが互いに接近および離隔する方向に振動すると，ロータ２１Ａは第１のアーム部８を介して駆動ユニット１と共に図１７の左右方向に変位する。したがって、ロータ２１Ａは振動に対するおもりとして作用する。また第２のアーム部１５がロータ２１Ａの接線方向に相対的に移動するので、ロータ２１Ａは第２のアーム部１５からトルクを受けて回転する。このようにしてロータ２１Ａが回転運動を伴う並進運動を行うので、上述したいわゆるラック・アンド・ピニオン型の実施形態と同様に、ロータ２１Ａの慣性力によって振動が抑制される。

このようにロータ２１Ａを作用させて振動を低下させる場合、角速度ωが、ばね定数ｋとの関係で決まる所定値以下の場合と、その所定値より大きい場合とで異なるので、車両においては車速もしくはエンジン回転数に応じて、ロータ２１Ａの第２のアーム部１５に対する押し付け状態を選択する。例えば、上記の駆動ユニット１を搭載している車両の車速が速くなるなどのことによって振動の周波数が高くなった場合、アクチュエータ３８を動作させてロータ２１Ａを第２のアーム部１５に押し付ける荷重もしくは面圧を低下させ、あるいはロータ２１Ａを第２のアーム部１５から離隔させる。こうすることにより、ロータ２１Ａが第２のアーム部１５に作用しなくなるので、所定の高周波数での振動悪化を抑制することができる。すなわち、図１７に示す構成では、低周波数および高周波数のいずれの振動にも対応した振動抑制装置とすることができる。

［第８実施形態］
本発明をペンデュラム式エンジンマウントに適用した例を図１８の（Ａ）および（Ｂ）に示してある。ここに示す例は、弾性部材としてトルクロッド３９を用い、これと並列に回転慣性体（ロータ）を配置した例である。トルクロッド３９は、従来知られている一般的な構造のものであって、コネクティングロッド４０の両端部に円筒部４１，４２がそれぞれ一体化して設けられており、それぞれの円筒部４１，４２の中心線に沿ってラテラルロッド４３，４４が配置され、そのラテラルロッド４３，４４とそれぞれの円筒部４１，４２とがゴムなどの弾性体４５，４６によって連結されている。したがって、各ラテラルロッド４３，４４は、その外周側の弾性体４５，４６および円筒部４１，４２ならびにコネクティングロッド４０を介して連結されている。

一方のラテラルロッド４３は、前述した駆動ユニット１に連結され、また他方のラテラルロッド４４は、前述したボディ２に連結される。したがって、駆動ユニット１とボディ２との間には弾性体４５，４６とが介在している。さらに、各ラテラルロッド４３，４４の間に、図３を参照して説明した構成とほぼ同一構成のロータ４および振動変換機構５が設けられている。すなわち、一方のラテラルロッド４３には、第１のアーム部８が自在継手１６を介して連結されている。その第１のアーム部８の先端部は、回転中心軸線を各ラテラルロッド４３，４４を結ぶ線と平行にして配置されたロータ４に、その回転中心軸線に沿って挿入されている。これら第１アーム部８とロータ４とは回転可能に嵌合しており、また軸線方向には相対的に移動しないように抜け止めされている。また、第２のアーム部１５は、ロータ４を回転可能に収容している円筒状に構成され、他方のラテラルロッド４４に自在継手１７を介して連結されている。

そして、ロータ４の外周部にねじ溝が形成されるとともに、第２アーム部１５における円筒状部分の内周面にねじ溝が形成され、これらのねじ溝に鋼球などの多数のボールが移動可能に配置されている。すなわち、ロータ４の外周部と第２アーム部１５の円筒状部分の内周部との間にボールねじ機構である送りねじ機構９が構成されている。

図１８に示す構成の振動抑制装置は、例えばエンジンをそのクランク軸が車幅方向を向くように搭載した車両において、クランク軸が回転することに伴う車両前後方向の振動を抑制するように用いることができる。すなわち、上記のコネクティングロッド４０およびロータ４の回転中心軸線が車両前後方向を向くように配置される。このように配置することにより、ロータ４が前述した回転運動を伴う並進運動を行うことによる慣性力によって車両前後方向の振動を効果的に抑制できる。また、エンジンが動作することによる振動は、車両前後方向に限らず、上下方向や横方向にも生じる。しかし、図１８に示す構成であれば、前述した第２実施形態について説明したのと同様に、各アーム部８，１５が自在継手１６，１７によってエンジン側のラテラルロッド４３およびボディ側のラテラルロッド４４に連結されているので、各アーム部８，１５や各ラテラルロッド４３，４４あるいはそれらの連結箇所に過剰な荷重もしくは応力が掛かることを回避もしくは抑制して、損傷あるいは耐久性の低下を防止することができる。なお、上下方向に振動した場合、各アーム部８，１５やロータ４が水平線に対して傾斜することになるが、トルクロッド３９が長くて各ラテラルロッド４３，４４の間隔が広いほど、その傾斜角度を小さくして振動抑制効果を優れたものとすることができる。

［他の実施形態］
ラック・アンド・ピニオンを原理として採用した構成の場合、要は、いずれか一方のアーム部８（１５）によってロータ２１を回転可能に保持し、かつ他方のアーム部１５（８）をそのロータ２１に接線方向に前後動するように接触もしくは係合させればよい。例えば、図１９に原理的に示すように、駆動ユニット１から延びる第１のアーム部８の先端部にロータ２１を回転可能に取り付け、その外周部に、ボディ２から延びる第２のアーム部１５を接触もしくは係合させた構成とすることができる。このような構成において駆動ユニット１が受ける力Ｆｅおよびボディ２が受ける力を行列式で示せば、以下のとおりである。

また、図２０に示すように、ボディ２から延びる第２のアーム部１５の先端部にロータ２１を回転可能に取り付け、その外周部に、駆動ユニット１から延びる第１のアーム部８を接触もしくは係合させた構成とすることができる。このような構成において駆動ユニット１が受ける力Ｆｅおよびボディ２が受ける力を行列式で示せば、以下のとおりである。

さらに、回転慣性体を駆動ユニット１とボディ２とが接近および離隔する方向に対して直交する軸線上で回転させるいわゆるラック・アンド・ピニオン型として構成する場合、ロータのうち各アーム部８，１５によって保持され、また接触もしくは係合する部分は単なる軸部分であってもよく、その軸部分と同軸上に、外径が大きいことにより慣性モーメントの大きい実質的に慣性体として機能する部分を一体化させた構成であってもよい。また、本発明では、上述した各実施形態における第１のアーム部８をボディ２に連結し、かつ第２のアーム部１５を駆動ユニット１に取り付けるなど、各図に示す構成をいわゆる左右反転させた構成としてもよい。

１ 駆動ユニット
２ ボディ（支持体）
３ 弾性部材
４，２１，２１Ａ，２１Ｂ ロータ（回転慣性体）
５ 振動変換機構
６ 保持軸
７ フランジ部
８，１５ アーム部
９ 送りねじ機構
１０，１３，２０ ねじ溝
１１ 雄ネジ部
１２ 雌ネジ部
１４ ボール
１５ａ 分枝部
１６，１７ 自在継手
１８ 収容部
１９ ねじ軸
２２，２３ 駆動部材
２４，２５ 連結部材
２６ ピン
２７ 平軸受
２８ 低摩擦面
２９ ヒンジ
３０ 保持部材
３１ 回転軸
３２ 平軸受
３３ 拘束部材
３４ ねじ孔
３５ 調整ねじ
３６ レバー部材
３７ トーションスプリング
３８ アクチュエータ
３９ トルクロッド
４０ コネクティングロッド
４１ 円筒部
４３，４４ ラテラルロッド
４５，４６ 弾性体

Claims (17)

1. 動力を出力することに伴って振動する駆動ユニットと前記駆動ユニットを支えている支持体との間で伝達される振動を抑制する振動抑制装置において、
   前記駆動ユニットと前記支持体との間に設けられている振動抑制用の弾性部材と、
   前記駆動ユニットと前記支持体との少なくともいずれか一方によって回転可能に保持された振動抑制用の回転慣性体と、
   前記駆動ユニットと前記支持体とが振動により接近および離隔することにより、前記回転慣性体を回転させかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する振動方向に前記回転慣性体を前後動させる振動変換機構と
   を備えていることを特徴とする振動抑制装置。
2. 請求項１に記載の振動抑制装置において、
   前記振動変換機構は、
   前記回転慣性体を前記振動方向に沿う軸線を中心に回転可能でかつ前記振動方向には拘束した状態で保持する保持部と、
   雄ねじ部および雌ねじ部を有し、前記振動方向への前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との相対的な移動によって前記回転慣性体を前記軸線を中心に回転させる送りねじ機構と、
   前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記保持部との間に設けられている第１アーム部と、
   前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とのいずれか一方と、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方との間に設けられている第２アーム部とを備え、
   前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とのいずれか他方は前記回転慣性体に設けられている
   ことを特徴とする振動抑制装置。
3. 請求項２に記載の振動抑制装置において、
   前記保持部は、前記第１アーム部の先端部に設けられかつ前記回転慣性体が回転する前記軸線の方向に相対移動しないよう前記回転慣性体に相対回転可能に挿入され、
   前記雌ねじ部は、前記回転慣性体を内部に収容しかつ内周部にねじ溝が形成された筒状を成すとともに、前記第２アーム部によって前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方に連結され、
   前記雄ねじ部は、前記回転慣性体の外周部に形成されている
   ことを特徴とする振動抑制装置。
4. 請求項２に記載の振動抑制装置において、
   前記保持部は、前記第２アーム部の先端部に設けられかつ前記回転慣性体を前記振動方向に沿う前記軸線を中心に回転可能で前記軸線に沿う方向には相対的に移動しないように収容した筒状に形成され、
   前記雌ねじ部は、前記回転慣性体の内部に前記回転慣性体の中心軸線に沿って形成され、
   前記雄ねじ部は、前記雌ねじ部にねじ嵌合した状態で前記第１アーム部の先端部に設けられている
   ことを特徴とする振動抑制装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか一項に記載の振動抑制装置において、
   前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記第１アーム部との間、前記第１アーム部と前記保持部との間、前記雌ねじ部と前記第２アーム部との間、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方と前記第２アーム部との間のいずれか少なくとも二箇所に、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な自在継手が設けられている
   ことを特徴とする振動抑制装置。
6. 請求項２から５のいずれか一項に記載の振動抑制装置において、
   前記送りねじ機構は、ねじ溝の内部に球状のボールを転動可能に配置したボールねじ機構によって構成されていることを特徴とする振動抑制装置。
7. 請求項２から６のいずれか一項に記載の振動抑制装置において、
   前記送りねじ機構のリード角が、４５度より小さいことを特徴する振動抑制装置。
8. 請求項１に記載の振動抑制装置において、
   前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に対して垂直な直交軸線を中心に回転するように配置され、
   前記振動変換機構は、前記回転慣性体に接触もしくは係合するとともに前記駆動ユニットと前記支持体とが相対的に接近および離隔することによって前記振動方向に前後動して前記回転慣性体にトルクを与えて前記回転慣性体を回転させる駆動部材を備えている
   ことを特徴とする振動抑制装置。
9. 請求項８に記載の振動抑制装置において、
   前記駆動部材は、
   前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合している第１アーム部と、
   前記第１アーム部が前記回転慣性体に接触もしくは係合している状態を維持しかつ前記回転慣性体に対して前記振動方向に相対的に前後動するように前記第１アーム部を前記回転慣性体に連結している第１連結部材と、
   前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合して前記回転慣性体を前記第１アーム部と共に挟み付けている第２アーム部と、
   前記第２アーム部が前記回転慣性体に接触もしくは係合している状態を維持しかつ前記回転慣性体に対して前記振動方向に相対的に前後動するように前記第２アーム部を前記回転慣性体に連結している第２連結部材と
   を備えていることを特徴とする振動抑制装置。
10. 請求項９に記載の振動抑制装置において、
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記第１アーム部とは、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な自在継手によって連結され、かつ
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方と前記第２アーム部とは、前記回転慣性体が回転する中心となる前記軸線に対して直交する回転軸線を中心に回転可能な継手によって連結されている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
11. 請求項８に記載の振動抑制装置において、
    前記駆動部材は、
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合している第１アーム部と、
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記回転慣性体に向けて延びかつ前記回転慣性体を前記第１アーム部と共に前記回転慣性体を直径方向で挟み付けるように前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合している第２アーム部と、
    前記第１アーム部および前記第２アーム部を、前記回転慣性体に相対移動可能に接触もしくは係合させた状態でかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが前記振動方向に前後動可能に保持する保持部材とを備え、
    前記保持部材は、前記回転慣性体に相対回転可能に連結されている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
12. 請求項１１に記載の振動抑制装置において、
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方と前記第１アーム部とは、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第１の自在継手によって連結され、かつ
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方と前記第２アーム部とは、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第２の自在継手によって連結されている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
13. 請求項８に記載の振動抑制装置において、
    前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に対して垂直でかつ互いに平行な軸線を中心に回転する二つの回転体によって構成され、
    前記振動変換機構は、
    前記二つの回転体によって挟み込まれて前記二つの回転体に対して相対移動可能に接触もしくは係合するとともに前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に前後動することにより前記二つの回転体を回転させる第１アーム部と、
    前記二つの回転体を前記第１アーム部に接触させる方向に挟み付けるとともに前記二つの回転体に対して相対移動可能に接触もしくは係合しかつ前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に前後動することにより前記二つの回転体を回転させる二本の第２アーム部とを有し、かつ
    前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか一方が前記駆動ユニットに連結され、かつ前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか他方が前記支持体に連結されている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
14. 請求項１３に記載の振動抑制装置において、
    前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか一方が前記駆動ユニットに、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第１の自在継手によって連結され、かつ
    前記第１アーム部と前記第２アーム部とのいずれか他方が前記支持体に、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回動可能な第２の自在継手によって連結されている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
15. 請求項８に記載の振動抑制装置において、
    前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に延びている第１アーム部によって回転可能に保持され、
    前記振動変換機構は、
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に延びかつ前記回転慣性体の外周部に相対移動可能に接触もしくは係合している第２アーム部と、
    前記第２アーム部に交差するように配置され、かつ一端部が前記第１アーム部に回転可能に連結されたレバー部材と、
    前記レバー部材の他端部に、前記回転慣性体の中心軸線と平行な軸線を中心に回転するように取り付けられたローラ部材と、
    前記回転慣性体を前記第２アーム部の一方の面に押し付けるとともに前記ローラ部材を前記第２アーム部の前記一方の面とは反対側の面に押し付けるように前記レバー部材にトルクを付加する弾性部材とを備えている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
16. 請求項１５に記載の振動抑制装置において、
    前記第１アーム部は、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な自在継手によって前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方に連結され、かつ
    前記第２アーム部は、前記回転慣性体が回転する中心となる前記軸線に対して直交する回転軸線を中心に回転可能な継手によって前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方に連結されている
    ことを特徴とする振動抑制装置。
17. 請求項８に記載の振動抑制装置において、
    前記回転慣性体は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する前記振動方向に延びている第１アーム部によって回転可能に保持され、
    前記第１アーム部は、前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか一方に、互いに直交する二軸のそれぞれを中心に回転可能な自在継手によって連結され、
    前記振動変換機構は、
    前記駆動ユニットと前記支持体とのいずれか他方から前記駆動ユニットと前記支持体とが接近および離隔する方向に延びかつ前記回転慣性体の外周部に相対移動可能に接触もしくは係合している第２アーム部と、
    前記回転慣性体を前記第２アーム部に押し付ける方向または前記第２アーム部から離隔させる方向に前記第１アーム部を回動させる選択遮断機構とを備えている
    ことを特徴とする振動抑制装置。

Images