JP3565312B2 - 内燃機関の振動低減装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼圧力の変動等に起因して生じる内燃機関自体の振動を低減する振動低減装置に関し、特に、クランクシャフトに対して順方向あるいは逆方向に回転する慣性質量体を用いて内燃機関自体のロール振動を低減する内燃機関の振動低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境問題に対応した自動車の燃費向上への関心の高まりから、自動車に搭載される内燃機関（エンジン）として、燃料を直接筒内に噴射する直噴ガソリンエンジンや直噴ディーゼルエンジンが脚光を浴びつつあるが、これらのエンジンは、従来のエンジンに比べ燃焼加振力が大きいためトルク変動に伴うロール振動も大きくなっており、このロール振動に起因するアイドリング時の車内のこもり音や車体のフロア振動が悪化するという問題を抱えている。
【０００３】
このような問題を解決する一手法として、例えば、特開平６−３３９９０号公報に示される振動低減装置がある。この振動低減装置は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン１のクランクシャフト２の後端に直接結合された主フライホイール３の他に、クランクシャフト２の前端に直接結合されたクランクプーリ４により例えばベルト５を介して逆方向に回転させる副フライホイール６を設け、トルク発生の反作用としてエンジン本体に作用するモーメントと逆方向のモーメントを発生させ、エンジン本体のロール振動を打ち消すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の振動低減装置において、エンジンのロール振動を完全に打ち消すためには、主フライホール３等のエンジン本体における回転体の慣性モーメントをＩ_１、副フライホイール６の慣性モーメントをＩ_２、増速比をρとするとき、理論的にはＩ_１＝ρ・Ｉ_２の条件を満たすことが要求され、又、この条件の近傍においてロール振動の低減効果が得られるものである。
【０００５】
ここで、上述の条件を満たすには、上記主フライホイール３の慣性モーメントＩ_１が本来的に大きいことから、副フライホイール６の慣性モーメントＩ_２を大きくするか、あるいは、増速比ρを大きくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、副フライホイール６の慣性モーメントＩ_２を大きくすると、それに伴なって装置としての重量増加を招き、また、増速比ρを大きくすると、副フライホイール６が高速で回転することになり、その軸受部の耐久性の低下を招くことになる。従って、現実的にはエンジンのロール振動を完全に打ち消すことはできず、その低減効果は限られたものになるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ロール振動の低減を特に必要とする内燃機関の特定の運転領域において、ロール振動の大幅な低減を図ることのできる内燃機関の振動低減装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る内燃機関の振動低減装置は、クランクシャフトの回転駆動力を伝える駆動力伝達機構と、前記駆動力伝達機構により回転させられて慣性力を生じる慣性質量体とを備えて、クランクシャフトの回転に伴なう内燃機関のロール振動を低減するようにした内燃機関の振動低減装置であって、前記駆動力伝達機構から慣性質量体までの回転振動系の振動モードと前記クランクシャフトの回転に伴うロール振動系の振動モードとの重ね合わせによって発生する反共振の周波数が、前記クランクシャフトの所定回転速度における回転周波数を（自然数／２）倍した周波数のうちのいずれかの周波数と略一致するように形成された、構成となっている。
【０００９】
本発明の請求項２に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１に係る内燃機関の振動低減装置において、前記反共振の周波数が、前記クランクシャフトの所定回転速度における回転周波数を（気筒数／２）倍した周波数と略一致するように形成された、構成となっている。
【００１０】
本発明の請求項３に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１及び２に係る内燃機関の振動低減装置において、前記クランクシャフトの所定回転速度は、内燃機関がアイドル運転状態にある際の回転速度である、構成となっている。
【００１１】
本発明の請求項４に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１ないし３に係る内燃機関の振動低減装置において、前記駆動力伝達機構が、前記クランクシャフトに結合されて一体的に回転するクランクプーリと、前記慣性質量体と同軸上にて一体的に回転する従動プーリと、前記クランクプーリと従動プーリとを連動させる駆動用弾性ベルトとを含む、構成となっている。
【００１２】
本発明の請求項５に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項４に係る内燃機関の振動低減装置において、前記慣性質量体及び従動プーリは、補機の回転軸と一体的に回転するように取り付けられた、構成となっている。
【００１３】
本発明の請求項６に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項４及び５に係る内燃機関の振動低減装置において、前記従動プーリと前記慣性質量体とは、弾性体を介して一体的に回転するように結合された、構成となっている。
【００１４】
本発明の請求項７に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項５及び６に係る内燃機関の振動低減装置において、前記慣性質量体は弾性体を介して前記回転軸に結合され、前記従動プーリは前記回転軸に直接結合された、構成となっている。
【００１５】
本発明の請求項８に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項５及び６に係る内燃機関の振動低減装置において、前記慣性質量体は前記回転軸に直接結合され、前記従動プーリは弾性体を介して前記慣性質量体に結合された、構成となっている。
【００１６】
本発明の請求項９に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項４ないし８に係る内燃機関の振動低減装置において、前記クランクプーリが、前記クランクシャフトに直接結合される結合フランジ部と、前記駆動用弾性ベルトを巻き掛ける巻掛部と、前記結合フランジ部と巻掛部との間に介在して両者を結合する弾性体とからなる、構成となっている。
【００１７】
本発明の請求項１０に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項９に係る内燃機関の振動低減装置において、前記クランクプーリに、前記クランクシャフトの振動を吸収する動吸振器を設けた、構成となっている。
【００１８】
本発明の請求項１１に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１０に係る内燃機関の振動低減装置において、前記動吸振器が、前記弾性体と前記結合フランジ部との間に介在させられた前記弾性体に結合される質量体及び前記質量体と前記結合フランジ部に結合される第２弾性体からなる、構成となっている。
【００１９】
本発明の請求項１２に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１ないし３に係る内燃機関の振動低減装置において、前記駆動力伝達機構が、前記クランクシャフトに結合されて一体的に回転する駆動スプロケットと、前記慣性質量体と同軸上にて一体的に回転する従動スプロケットと、前記駆動スプロケットと従動スプロケットとを連動させる駆動用チェーンと、前記従動スプロケットと前記慣性質量体との間に介在させられて前記従動スプロケットの回転力を前記慣性質量体に伝える弾性体とを含む、構成となっている。
【００２０】
本発明の請求項１３に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１ないし３に係る内燃機関の振動低減装置において、前記駆動力伝達機構が、前記クランクシャフトの回転力により駆動されて前記慣性質量体と同軸上にて回転する従動歯車を備える歯車機構と、前記従動歯車と前記慣性質量体との間に介在させられて前記従動歯車の回転力を前記慣性質量体に伝える弾性体とを含む、構成となっている。
【００２１】
本発明の請求項１４に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１２及び１３に係る内燃機関の振動低減装置において、前記慣性質量体が、補機の回転軸と一体的に回転するように取り付けられた、構成となっている。
【００２２】
本発明の請求項１５に係る内燃機器案の振動低減装置は、請求項１２ないし１４に係る内燃機関の振動低減装置において、前記弾性体が金属製スプリングからなる、構成となっている。
【００２３】
本発明の請求項１６に係る内燃機関の振動低減装置は、請求項１ないし１５に係る内燃機関の振動低減装置において、前記慣性質量体が、前記クランクシャフトの回転方向と反対の方向に回転するように形成されている、構成となっている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体に回転力を伝える回転振動系の振動モードとロール振動系の振動モードとの重ね合わせによって、お互いの振動モードが逆相となる領域でお互いの振動を打ち消し合う方向に作用し、振動レベルが極端に小さくあるいは零になる状態、すなわち反共振を生じる領域が存在する。
【００２５】
この際、上記反共振が生じる点での反共振周波数が、クランクシャフト（内燃機関）の所定回転速度における回転周波数を（自然数／２）倍した周波数のうちのいずれかの周波数と略一致するように上記振動系が構成されていることから、所定回転速度で運転される内燃機関において、この内燃機関の気筒数に応じた種々の回転次数成分、例えば、４気筒の場合２次，４次，６次・・・、６気筒の場合３次，６次，９次・・・、８気筒の場合４次，８次，１２次・・・、等の回転次数成分の周波数、あるいは、気筒間の燃焼ばらつき等により生じる０．５次，１次，１．５次・・・等の回転次数成分の周波数に起因するロール振動を大幅に低減することができる。
【００２６】
本発明の請求項２に係る内燃機関の振動低減装置によれば、上記反共振が生じる点での反共振周波数が、クランクシャフト（内燃機関）の所定回転速度における回転周波数を（気筒数／２）倍した周波数と略一致するように上記振動系が構成されていることから、所定回転速度で運転される内燃機関において、支配的な回転基本次数成分の周波数、例えば、４気筒の場合２次、６気筒の場合３次、８気筒の場合４次等の回転基本次数成分の大きい周波数に起因するロール振動を効率良く大幅に低減することができる。
【００２７】
本発明の請求項３に係る内燃機関の振動低減装置によれば、内燃機関がアイドル運転状態にあるときの上記回転次数成分に起因するロール振動を低減することができる。
【００２８】
本発明の請求項４に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体に回転駆動力を伝える駆動力伝達機構が、クランクプーリ、従動プーリ、駆動用弾性ベルト等により構成されていることから、この駆動用弾性ベルトを回転振動系のばね成分として用いて、このばね特性を調整することにより、上述反共振周波数を所望の周波数に設定することができる。
【００２９】
本発明の請求項５に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体及び従動プーリの回転軸を別個に設ける必要がなく、又、補機の配置場所を兼用することで、装置全体としてのコンパクト化を行なうことができる。
【００３０】
本発明の請求項６及び７に係る内燃機関の振動低減装置によれば、従動プーリと慣性質量体との間に介在する弾性体を回転振動系のばね成分として用いることで、反共振周波数の設定を容易に行なうことができる。すなわち、駆動用弾性ベルトは本来的に補機を駆動する必要があるため、そのばね定数をあまり小さくできず、従って、この駆動用弾性ベルトを回転振動系のばね成分として用いる場合は、そのばね定数の設定範囲が限られる場合がある。そこで、上記弾性体を採用することで、ばね定数の設定自由度が大きくなり、上述反共振周波数を所望の周波数に容易に設定することができる。
【００３１】
本発明の請求項８に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体が補機の回転軸に直接結合すなわち補機のロータ部等と一体的に回転するように結合され、又、従動プーリが弾性体を介して慣性質量体（及び補機のロータ部）を回転させるように形成されていることから、この弾性体を回転振動系のばね成分として用いることができると共に、補機のロータ部をも慣性質量体として作用させることができるため、本来的に設けるべき慣性質量体を小さくすることができ、その分だけ軽量化を行なうことができる。
【００３２】
本発明の請求項９に係る内燃機関の振動低減装置によれば、クランクプーリの結合フランジ部と巻掛部との間に設けられた弾性体を回転振動系のばね成分として用いることで、駆動用弾性ベルトのばね定数の設定範囲が限られる場合であっても、上述反共振周波数を所望の周波数に容易に設定することができる。
【００３３】
本発明の請求項１０に係る内燃機関の振動低減装置によれば、動吸振器によりクランクシャフトのねじり等の振動が抑制されると共に、このクランクシャフトの振動の影響を受けることなく、所望の反共振現象を実現させることができ、これにより、ロール振動を大幅に低減することができる。
【００３４】
本発明の請求項１１に係る内燃機関の振動低減装置によれば、クランクシャフトのねじり等の振動を吸収する動吸振器が、クランクプーリを形成する結合フランジ部、弾性体、及び巻掛部のうち、結合フランジ部と弾性体との間に介在する質量体及び第２弾性体により構成されることから、例えば、これら結合フランジ部、第２弾性体、質量体、弾性体、巻掛部の順で径方向外側に向かって順次積層した構造を採用することができ、クランクプーリとしての構造の複雑化あるいは回転軸線方向における幅厚化を防止することができる。
【００３５】
本発明の請求項１２に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体に回転駆動力を伝える駆動力伝達機構が、駆動スプロケット、従動スプロケット、駆動用スプロケット、従動スプロケットと慣性質量体との間に介在する弾性体等により構成されていることから、この弾性体を回転振動系のばね成分として用いて、このばね特性を調整することにより、上述反共振周波数を所望の周波数に設定することができる。
【００３６】
本発明の請求項１３に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体に回転駆動力を伝える駆動力伝達機構が、クランクシャフトの回転力により駆動されて慣性質量体と同軸上にて回転する従動歯車を備える歯車機構、従動歯車と慣性質量体との間に介在する弾性体等により構成されていることから、この弾性体を回転振動系のばね成分として用いて、このばね特性を調整することにより、上述反共振周波数を所望の周波数に設定することができる。
【００３７】
本発明の請求項１４に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体の回転軸を別個に設ける必要がなく、又、補機の配置場所を兼用することで、装置全体としてのコンパクト化を行なうことができる。
【００３８】
本発明の請求項１５に係る内燃機関の振動低減装置によれば、潤滑油等が供給される雰囲気下においても、ゴムのような劣化を生じることなく、ばねとしての機能を長期に亘って確保することができ、機能上の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
本発明の請求項１６に係る内燃機関の振動低減装置によれば、慣性質量体がクランクシャフトと同一方向に回転する場合に比べてより一層ロール振動を低減することができ、又、反共振周波数と回転振動系の共振周波数との隔たりが大きくなるため、低減効果が得られる周波数帯域も広くなり、反共振周波数の設定を容易に行なうことができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００４１】
図１は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジンの第１実施例を示すものであり、このエンジン１０では、図１（ａ）に示すように、エンジン本体１１の駆動力を発生するクランクシャフト１２の前端部にクランクプーリ１３が固着されており、又、補機としてのオルタネータ１４が、アイドラプーリ１５及び他の補機としてのパワステポンプ１６のプーリ１６ｂを介して、その回転軸１４ａに固着されたオルタネータプーリ１４ｂとクランクプーリ１３との間に巻き掛けられた駆動用弾性ベルトとしての補機駆動ベルト１７により回転駆動されるようになっている。
【００４２】
さらに、上記オルタネータ１４の回転軸１４ａには、図１（ｂ）に示すように、慣性質量体としての副フライホイール１８が一体的に回転するように固着されており、又、オルタネータプーリ１４ｂと副フライホイール１８ともお互いに一体的に回転するように固着されている。
【００４３】
上記オルタネータプーリ１４ｂは、副フライホイール１８を回転させるための従動プーリの役割を成し、又、このオルタネータプーリ１４ｂ、クランクプーリ１３、補機駆動ベルト１７等により、慣性質量体にクランクシャフト１２の回転駆動力を伝える駆動力伝達機構が構成されている。
【００４４】
上記構成においては、補機駆動ベルト１７が弾性体であることから、この補機駆動ベルト１７をばね成分とし、又、副フライホイール１８及びオルタネータ１４のロータ部，エンジン本体１１の回転部分（クランクプーリ１３，クランクシャフト１２，主フライホイール（不図示）等）を質量成分とする補機回転振動系において、所定の共振周波数が存在し、又、エンジン本体１１のロール振動系においても所定の共振周波数が存在する。
【００４５】
上記補機回転振動系の振動とロール振動系の振動とは相互に影響を及ぼし合い、両者の振動モードが逆相となってお互いの振動を打ち消し合う現象、すなわち、反共振現象が生じる領域がある。
【００４６】
そこで、上記振動系の構成においては、エンジンが所定回転速度で頻繁に使用されかつロール振動が問題となるような運転領域に、上記反共振現象が現われるように設定されている。
【００４７】
以下に、反共振現象が所望の運転領域に現れるように設定する際の手法について説明する。先ず、図１（ａ）に示すエンジンの振動系は、図２（ａ）に示すような振動モデルで近似することができる。ここで、エンジン本体１１のロール軸回わりの慣性モーメントをＩ、ロール変位角をφ、エンジン本体１１の回転系（クランクプーリ１３，クランクシャフト１２，主フライホイール（不図示）等）の慣性モーメントをＩ_１、クランクプーリ１３の変位角をθ_１、副フライホイール１８の（あるいはオルタネータ１４のロータ部も含めた）慣性モーメントをＩ_２、副フライホイール１８の変位角をθ_２、クランクプーリ１３の駆動半径をｒ_１、副フライホイール１８の駆動半径（従動プーリの駆動半径）をｒ_２、エンジン本体１１のロールばね定数をｋｅ、補機駆動ベルト１７の伸び側のばね定数，ベルト反力をｋ_１，ｆ_１及び縮み側のばね定数，ベルト反力をｋ_２，ｆ_２、入力トルクをＴとすると、図２（ａ）に示す振動モデルの運動方程式は次式（１）で表わすことができる。
【００４８】

上記（１）式から、Ｉ＞＞Ｉ_１，Ｉ_２、φ＝０等の条件の下、反共振現象が現われる点の反共振周波数ｆを求めると、次式（２）となる。
【００４９】

上記（２）式で表わされる反共振周波数ｆは、図２（ｂ）に示すように、ロール振動のモード１と補機回転振動のモード２とが逆相となり、お互いの振動を打ち消し合う点の周波数として表わされる。
【００５０】
そこで、この反共振周波数ｆが、エンジン（クランクシャフト１２）の所定回転速度Ｎ（ｒｐｍ）における回転周波数ｆｎ（＝Ｎ／６０）を（自然数／２）倍、すなわち、０．５倍，１倍，１．５倍，２倍．２．５倍、３倍，・・・した周波数のうちのいずれかの周波数と略一致するように、副フライホイール１８の慣性モーメントＩ_２、増速比ρ等を設定する。具体的には、エンジンの燃焼圧力の変動により、４気筒エンジンの場合は、回転速度の２次，４次，６次，・・・、６気筒エンゾンの場合は、回転速度の３次，６次，・・・、８気筒エンジンの場合は、回転速度の４次，８次，・・・等の周波数成分に起因するロール振動が大きくなるため、上記反共振周波数ｆをこれらの次数の周波数のいずれかの周波数と略一致するように設定することで、エンジンのロール振動を低減することができる。
【００５１】
また、気筒間の燃焼にばらつきがあった場合には、回転速度の０．５次，１次、１．５次・・・等の周波数成分に起因するロール振動も発生するため、上記反共振周波数ｆをこれらの次数の周波数のいずれかの周波数と略一致するように設定することで、同様にエンジンのロール振動を低減することができる。
【００５２】
さらに、上記のような種々の次数の周波数成分の中でも、特に（気筒数／２）倍の次数、すなわち、４気筒エンジンの場合２次、６気筒エンジンの場合３次、８気筒エンジンの場合４次の周波数が最も大きくなるため、上記反共振周波数ｆがこれらの回転基本次数の周波数と略一致するように設定することで、エンジンのロール振動を一層低減することができる。
【００５３】
また、通常の自動車用エンジンの場合ロール振動が問題となる運転条件としては、アイドル運転状態が挙げられる。エンジンの所定回転速度として、アイドル運転状態における回転速度を適用し、この運転領域で上記反共振周波数ｆの設定を行なうことにより、より一層のロール振動低減結果を得ることができる。
【００５４】
ここで、一例として、４気筒ガソリンエンジンでアイドル回転数（回転速度）Ｎが７５０ｒｐｍの場合において、反共振周波数ｆが、回転速度の２次すなわち２５Ｈｚ（（７５０／６０）×２）と一致するように設定した結果を図３に示す。図３から理解されるように、アイドル運転状態の回転２次周波数２５Ｈｚのところでロール振動が大幅に低減されている。また、補機回転振動系の共振周波数である２８Ｈｚ近傍ではロール振動の悪化がみられるものの、アイドル運転時以外の通常の運転条件では、回転速度Ｎが約１２００ｒｐｍ以上、すなわち、回転２次の周波数は４０Ｈｚ（（１２００／６０）×２）以上となり、上記２８Ｈｚ近傍のロール振動の悪化が問題となることはない。
【００５５】
図４は、上記振動低減装置を備えたエンジン１０をシリーズ型のハイブリッド車２１に搭載した例を示すものである。このシリーズ型のハイブリッド車２１においては、エンジン１０はオルタネータ１４を駆動して発電するための発電機駆動源としてのみ用いられ、このオルタネータ１４により発電された電力がバッテリ２２を経由して電動モータ２３に供給され、この電動モータ２３が変速機２４を介して車輪２５を回転駆動するようになっている。従って、エンジン１０は、車輪２５を直接駆動する必要がないため、最も効率の良い運転条件の下ほぼ一定の回転速度で運転されることになる。
【００５６】
例えば、この回転速度が３０００ｒｐｍの場合には、４気筒エンジンのロール振動は、その回転速度の２次の周波数すなわち１００Ｈｚ（（３０００／６０）×２）において最も大きくなる。従って、反共振周波数ｆが１００Ｈｚ近傍となるように、副フライホイール１８等の慣性モーメントＩ_１，増速比ρ等を調整することで、ロール振動を大幅に低減することができる。
【００５７】
図５は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジンの第２実施例を示すものであり、このエンジン３０では、図５（ａ）に示すように、クランクシャフト１２に固着されたクランクプーリ１３と、オルタネータ１４のオルタネータプーリ１４ｂと、アイドラプーリ１５とに補機駆動ベルト１７が巻き掛けられ、又、この補機駆動ベルト１７の背面が補機としてのパワステポンプ１６のパワステポンププーリ１６ｂに巻き掛けられている。
【００５８】
さらに、上記パワステポンプ１６の回転軸１６ａには、図５（ｂ）に示すように、慣性質量体としての副フライホイール１８が一体的に回転するように固着されており、又、パワステポンププーリ１６ｂと副フライホイール１８ともお互いに一体的に回転するように固着されている。上記パワステポンププーリ１６ｂは、副フライホイール１８を回転させるための従動プーリの役割を成している。本実施例においては、図１に示す前述の実施例に比べて、副フライホイール１８がクランクシャフト１２の回転方向と反対の方向に回転するようになっている。
【００５９】
上記構成における反共振周波数ｆは、パワステポンププーリ１６ｂの駆動半径をｒ_２とすると、次式（３）で表わすことができる。
【００６０】

ここで、この反共振周波数ｆが、前述実施例と同様に、４気筒エンジンにおける回転速度７５０ｒｐｍのアイドル運転状態で問題となる回転２次の周波数２５Ｈｚとなるように、副フライホイール１８の慣性モーメントＩ_２、増速比ρ等を設定すると、そのときの振動伝達特性は図６に示すようになる。
【００６１】
図６から理解されるように、副フライホイール１８がクランクシャフト１２と逆方向に回転する本実施例では、同方向に回転する前述の実施例に比べて、ロール振動の低減幅は大きくなり、又、補機回転振動系の共振周波数と反共振周波数との隔たりも大きくなる。従って、ロール振動の低減効果が得られる周波数帯域も広くなり、反共振周波数の設定も容易になる。
【００６２】
図７は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジの第３実施例を示すものであり、このエンジン４０では、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、副フライホイール４１とパワステポンププーリ１６ｂとが弾性体を介して結合され一体的に回転するようになっている以外は、前述第２実施例とほぼ同様の構成となっている。
【００６３】
すなわち、パワステポンププーリ１６ｂは回転軸１６ａに直接固着されているものの、副フライホイール４１は、回転軸１６ａに外嵌固着される円筒状ハブ部４２との間に弾性体としての環状ゴム４３を介在させた状態で、回転軸１６ａに結合されている。従って、補機回転振動系において、この環状ゴム４３をばね成分として用いることで、補機駆動ベルト１７をばね成分として用いる場合に比べて、ばね定数の設定自由度が大きくなる。また、補機駆動ベルト１７のばね定数は、補機駆動という本来の目的のために要求される大きさに設定することが可能となる。
【００６４】
上記構成における反共振周波数ｆは、補機駆動ベルト１７をばね成分として用いる場合の式（１）におけるｋ_１，ｋ_２，ｆ_１，ｆ_２等に代えて、環状ゴム４３の回転ばね定数ｋを用いることで、次式（４）で表わすことができる。
【００６５】

ここで、この反共振周波数ｆが、前述実施例と同様に、４気筒エンジンにおける回転速度７５０ｒｐｍのアイドル運転状態で問題となる回転２次の周波数２５Ｈｚとなるように、副フライホイール１８の慣性モーメントＩ_２、増速比ρ、回転ばね定数ｋ等を設定することにより、ロール振動を低減することができる。
【００６６】
図８は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジンの第４実施例を示すものであり、このエンジン５０では、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、副フライホイール５１とパワステポンププーリ兼用の従動プーリ５２とが弾性体を介して結合され、かつ、副フライホイール５１が回転軸１６ａに直接固着されている以外は、前述第２及び第３実施例とほぼ同様の構成となっている。
【００６７】
すなわち、大径部５１ａと小径部５１ｂの２段構成からなる副フライホイール５１は、パワステポンプ１６の回転軸１６ａに直接固着されており、一方、従動プーリ５２は、環状ゴム５３を介して副フライホイール５１の小径部５１ｂ外周面に結合されている。
【００６８】
上記構成においては、副フライホイール５１だけでなく、補機としてのパワステポンプ１６が元々持っている回転部も慣性質量体として作用することから、付加される副フライホイール５１そのものの慣性モーメントすなわち質量を小さくすることができ、その分の軽量化が可能である。また、環状ゴム５３の回転ばね定数ｋを十分小さくすることができれば、新たに慣性質量を付加せずとも、パワステポンプ１６の慣性質量のみでロール振動を低減することも可能である。この場合、補機としても、慣性質量の大きいものを適用するのが好ましい。
【００６９】
本実施例においても、反共振周波数ｆは、前述式（４）のように表わすことができ、この反共振周波数ｆを前述同様例えばアイドル運転状態で問題となる２５Ｈｚ近傍に設定することにより、ロール振動を大幅に低減することができる。
【００７０】
図９は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジンの第５実施例を示すものであり、このエンジン６０では、図９（ａ）に示すように、エンジン本体１１のクランクシャフト１２に駆動スプロケット６１が固着されており、この駆動スプロケット６１と、動弁系のカムシャフトを駆動するカムシャフト用スプロケット６２と、アイドラスプロケット６３とに駆動用チェン６７が巻き掛けられ、さらに、補機６４及び副フライホイール６５を回転駆動する従動スプロケット６６に、駆動用チェーン６７の背面側が巻き掛けられている。
【００７１】
上記副フライホイール６５は、図９（ｂ）に示すように、補機６４の回転軸６４ａに直接固着されており、一方、従動スプロケット６６は、回転軸６４ａに対して回動自在に取り付けられている。また、副フライホイール６５は、大径部６５ａと小径部６５ｂの２段構成に形成され、この小径部６５ｂの外周面に従動スプロケット６６が回動自在に外嵌されると共に、図９（ｃ）に示すように、小径部６５ｂに形成された周方向に長尺な切り欠き部６５ｃと従動スプロケット６６の嵌合部内周面から突出した突出片６６ａとの間に、弾性体としての金属製スプリング６８が配置されており、この金属製スプリング６８を介して、従動スプロケット６６の回転力が副フライホイール６５に、さらには補機６４に伝わるようになっている。
【００７２】
上記駆動スプロケット６１、従動スプロケット６５、金属製スプリング６８、駆動用チェーン６７等により、慣性質量体にクランクシャフト１２の回転駆動力を伝える駆動力伝達機構が構成されている。
【００７３】
本実施例においては、副フライホイール６５は、クランクシャフト１２の回転方向と反対の方向に回転し、又、金属製スプリング６８が、補機回転振動系のばね成分としての役割を成すようになっている。さらに、副フライホイール６５と補機６４の回転部とが、慣性質量体として作用するため、付加する副フライホイール６５そのものの質量を小さくすることができる。また、補機回転振動系のばね成分として金属製スプリング６８を採用することから、上記駆動力伝達機構に潤滑油が供給されて潤滑作用が行なわれる場合でも、弾性体としてゴムを用いる場合に生じる劣化等の問題はなく、長期に亘る機能上の信頼性（耐久性）を確保することができる。
【００７４】
上記構成における反共振周波数ｆは、金属製スプリング６８の回転ばね定数をｋ、増速比ρ（＝ｒ_１／ｒ_２；ｒ_１は駆動スプロケット６１の駆動半径、ｒ_２は従動スプロケット６６の駆動半径）とすることで、前述式（４）と同様に表わすことができ、この反共振周波数ｆを前述同様例えばアイドル運転状態で問題となる２５Ｈｚ近傍に設定することにより、ロール振動を大幅に低減することができる。
【００７５】
図１０は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジンの第６実施例を示すものであり、このエンジン７０は、図１０（ａ）に示すように、エンジン本体１１のクランクシャフト１２に駆動スプロケット７１が固着されており、この駆動スプロケット７１と、スプロケット兼歯車７２のスプロケット部７２ａとの間に駆動用チェーン７３が巻き掛けられている。そして、スプロケット兼歯車７２の歯車部７２ｂは、補機７５の回転軸７５ａに回動自在に取り付けられた従動歯車７４に噛合しており、この従動歯車７４の回転力は、前述第５実施例と同様に配置された金属製スプリング７６を介して、回転軸７５ａに直接固着された副フライホイール７７に伝わり、さらには補機７５の回転部に伝わるようになっている。
【００７６】
尚、上記金属製スプリング７６は、副フライホイール７７の小径部７７ｂに形成された切り欠き部７７ｃと従動歯車７４の嵌合部内周面から突出した突出片７４ａとの間に配置されて、上述のように従動歯車７４の回転力を副フライホイール７７に伝えるようになっている。
【００７７】
上記駆動スプロケット７１、駆動用チェーン７３、スプロケット兼歯車７２及び従動歯車７４からなる歯車機構、弾性体としての金属製スプリング７６等により、慣性質量体にクランクシャフト１２の回転駆動力を伝える駆動力伝達機構が構成されている。
【００７８】
本実施例においては、副フライホイール７７は、クランクシャフト１２の回転方向と反対の方向に回転し、又、金属製スプリング７６が、補機回転振動系のばね成分としての役割を成すようになっている。さらに、副フライホイール７７と補機７５の回転部とが、慣性質量体として作用するため、付加する副フライホイール７７そのものの質量を小さくすることができる。また、補機回転振動系のばね成分として金属製スプリング７６を採用することから、上記駆動力伝達機構に潤滑油が供給されて潤滑作用が行なわれる場合でも、弾性体としてゴムを用いる場合に生じる劣化等の問題はなく、長期に亘る機能上の信頼性（耐久性）を確保することができる。
【００７９】
上記構成における反共振周波数ｆは、金属製スプリング７６の回転ばね定数をｋ、増速比ρ（＝ｒ_１／ｒ_２；ｒ_１は駆動スプロケット７１の駆動半径、ｒ_２は従動歯車７４のピッチ円半径）とすることで、前述式（４）と同様に表わすことができ、この反共振周波数ｆを前述同様例えばアイドル運転状態で問題となる２５Ｈｚ近傍に設定することにより、ロール振動を大幅に低減することができる。
【００８０】
図１１は、本発明に係る振動低減装置を備えたエンジンの第７実施例を示すものであり、このエンジン８０は、クランクプーリ８１に対して、補機回転振動系のばね成分及びクランクシャフト１２の振動を吸収する動吸振器を設けた以外は、図５に示す第２実施例と同様の構成となっている。
【００８１】
すなわち、クランクシャフト１２に固着されたクランクプーリ８１と、オルタネータ１４のオルタネータプーリ１４ｂと、アイドラプーリ１５とに補機駆動ベルト１７が巻き掛けられ、又、この補機駆動ベルト１７の背面が補機８２及び副フライホイール８３を回転させる従動プーリ８４に巻き掛けられている。上記副フライホイール８３は、大径部８３ａと小径部８３ｂからなる２段構成に形成されると共に、補機８２の回転軸８２ａに直接固着されており、上記従動プーリ８４は、副フライホイール８３の小径部８３ｂ外周面に外嵌固着されている。従って、補機駆動ベルト１７により、クランクシャフト１２の回転方向と反対の方向に従動プーリ８４が回転すると、副フライホイール８３及び補機８２の回転部も一体的に反対の方向に回転するようになっている。
【００８２】
上記クランクプーリ８１は、図１１（ｃ）に示すように、クランクシャフト１２に直接固着される結合フランジ部８１ａと、この結合フランジ部８１ａの外周面に結合された第２弾性体としての内側環状ゴム８１ｂと、この内側環状ゴム８１ｂの外周面に結合された質量体としての環状質量部８１ｃと、この環状質量部８１ｃの外周面に結合された弾性体としての外側環状ゴム８１ｄと、この外側環状ゴム８１ｄの外周面に結合された巻掛部８１ｅとにより、径方向に積層された積層構造として形成される。
【００８３】
上記クランクプーリ８１において、内側環状ゴム８１ｂ及び環状質量部８１ｃは、クランクシャフト１２の振動、主としてねじり共振振動を吸収する動吸振器（ダイナミックダンパ）を構成している。一方、外側環状ゴム８１ｄは、補機駆動ベルト１７により回転される補機回転振動系のばね成分の役割を成すものである。
【００８４】
上記構成における反共振周波数ｆは、外側環状ゴム８１ｄの回転ばね定数をｋとすることで、前述式（４）と同様に表わすことができ、この反共振周波数ｆを前述同様例えばアイドル運転状態で問題となる２５Ｈｚ近傍に設定することにより、ロール振動を大幅に低減することができる。
【００８５】
また、上記構成においては、クランクシャフト１２の例えばねじり共振周波数は通常数百Ｈｚであることから、動吸振器として作用する内側環状ゴム８１ｂのばね定数は、補機回転振動系のばね成分として作用する外側環状ゴム８１ｄのばね定数ｋよりもかなり大きく設定される。
【００８６】
従って、周波数の低い補機回転振動系の共振周波数付近では、内側環状ゴム８１ｂはほぼ剛体として作用し、環状質量部８１ｃはクランクシャフト１２に固着された結合フランジ部８１ａと共に一体的に回転することになる。一方、クランクシャフト１２のねじり共振周波数付近では、外側環状ゴム８１ｄのばね定数ｋが十分小さいことから、巻掛部８１ｅを含めた補機回転振動系はクランクシャフト１２の振動から絶縁され、内側環状ゴム８１ｂ及び環状質量部８１ｃが動吸振器として作用して、クランクシャフト１２の特にねじり共振振動を抑制することになる。このように、本実施例においては、クランクシャフト１２の共振振動とエンジンの例えばアイドル運転時におけるロール振動とを共に低減することができる。尚、上記動吸振器は、クランクシャフト１２のねじり振動だけでなく、曲げ振動を吸収するものとして構成されてもよい。
【００８７】
以上述べた第２ないし第７実施例においては、慣性質量体としての副フライホイール１８，４１，５１，６５，７７，８３をクランクシャフト１２の回転方向と反対の方向に回転（逆回転）させる場合について示したが、これに限らずクランクシャフト１２の回転方向と同じ方向に回転（順回転）させる構成を採用することも可能であり、この場合の反共振周波数ｆは、次式（５）で表わすことができる。
【００８８】

そして、この（５）式により導かれる反共振周波数ｆが、エンジンのロール振動が問題となる運転条件で振動の誘発に起因する周波数と略一致するように設定されることにより、前述同様にロール振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第１実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の作用を説明するための図であり、（ａ）は振動モデルを示す概略図、（ｂ）は周波数応答特性を示す図である。
【図３】図１に示す振動低減装置における振動伝達特性を示す図である。
【図４】図１に示す振動低減装置を備えた内燃機関をシリーズ型ハイブリッド車に搭載した状態を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第２実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図６】図５に示す振動低減装置における振動伝達特性を示す図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第３実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）及び（ｃ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図８】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第４実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）及び（ｃ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図９】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第５実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）及び（ｃ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第６実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）及び（ｃ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関の振動低減装置の第７実施例を示すものであり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）及び（ｃ）は補機及び副フライホイール相互の結合関係を示す一部拡大構成図である。
【図１２】従来の振動低減装置を示すものであり、（ａ）は概略構成正面図、（ｂ）は概略構成側面図である。
【符号の説明】
１１ エンジン本体
１２ クランクシャフト
１３ クランクプーリ
１４ オルタネータ（補機）
１４ａ 回転軸
１４ｂ オルタネータプーリ（従動プーリ）
１５ アイドラプーリ
１６ パワステポンプ
１６ａ 回転軸
１６ｂ パワステポンププーリ（従動プーリ）
１７ 補機駆動ベルト（駆動用弾性ベルト）
１８ 副フライホイール（慣性質量体）
２１ ハイブリッド車
２２ バッテリ
２３ 電動モータ
２４ 変速機
２５ 車輪
４１ 副フライホイール（慣性質量体）
４２ 円筒状ハブ部
４３ 環状ゴム（弾性体）
５１ 副フライホイール（慣性質量体）
５１ａ 大径部
５１ａ 小径部
５２ 従動プーリ
５３ 環状ゴム（弾性体）
６１ 駆動スプロケット
６２ カムシャフト用スプロケット
６３ アイドラスプロケット
６４ 補機
６４ａ 回転軸
６５ 副フライホイール（慣性質量体）
６５ａ 大径部
６５ｂ 小径部
６５ｃ 切り欠き部
６６ 従動スプロケット
６６ａ 突出片
６７ 駆動用チェーン
６８ 金属製スプリング（弾性体）
７１ 駆動スプロケット
７２ スプロケット兼歯車
７２ａ スプロケット部
７２ｂ 歯車部
７３ 駆動用チェーン
７４ 従動歯車
７４ａ 突出片
７５ 補機
７５ａ 回転軸
７６ 金属製スプリング（弾性体）
７７ 副フライホイール（慣性質量体）
７７ｂ 小径部
７７ｃ 切り欠き部
８１ クランクプーリ
８１ａ 結合フランジ部
８１ｂ 内側環状ゴム（第２弾性体）
８１ｃ 環状質量部（質量体）
８１ｄ 外側環状ゴム（弾性体）
８１ｅ 巻掛部
８２ 補機
８２ａ 回転軸
８３ 副フライホイール（慣性質量体）
８３ａ 大径部
８３ｂ 小径部
８４ 従動プーリ

Claims (16)

1. クランクシャフトの回転駆動力を伝える駆動力伝達機構と、前記駆動力伝達機構により回転させられて慣性力を生じる慣性質量体とを備えて、クランクシャフトの回転に伴なう内燃機関のロール振動を低減するようにした内燃機関の振動低減装置であって、
   前記駆動力伝達機構から慣性質量体までの回転振動系の振動モードと前記クランクシャフトの回転に伴うロール振動系の振動モードとの重ね合わせによって発生する反共振の周波数が、前記クランクシャフトの所定回転速度における回転周波数を（自然数／２）倍した周波数のうちのいずれかの周波数と略一致するように形成されている、
   ことを特徴とする内燃機関の振動低減装置。
2. 前記反共振の周波数が、前記クランクシャフトの所定回転速度における回転周波数を（気筒数／２）倍した周波数と略一致するように形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の振動低減装置。
3. 前記クランクシャフトの所定回転速度は、内燃機関がアイドル運転状態にある際の回転速度である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の振動低減装置。
4. 前記駆動力伝達機構は、前記クランクシャフトに結合されて一体的に回転するクランクプーリと、前記慣性質量体と同軸上にて一体的に回転する従動プーリと、前記クランクプーリと従動プーリとを連動させる駆動用弾性ベルトとを含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つに記載の内燃機関の振動低減装置。
5. 前記慣性質量体及び従動プーリは、補機の回転軸と一体的に回転するように取り付けられている、ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の振動低減装置。
6. 前記従動プーリと前記慣性質量体とは、弾性体を介して一体的に回転するように結合されている、ことを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の振動低減装置。
7. 前記慣性質量体は弾性体を介して前記回転軸に結合され、前記従動プーリは前記回転軸に直接結合されている、ことを特徴とする請求項５又は６記載の内燃機関の振動低減装置。
8. 前記慣性質量体は前記回転軸に直接結合され、前記従動プーリは弾性体を介して前記慣性質量体に結合されている、ことを特徴とする請求項５又は６記載の内燃機関の振動低減装置。
9. 前記クランクプーリは、前記クランクシャフトに直接結合される結合フランジ部と、前記駆動用弾性ベルトを巻き掛ける巻掛部と、前記結合フランジ部と巻掛部との間に介在して両者を結合する弾性体とからなる、ことを特徴とする請求項４ないし８いずれか１つに記載の内燃機関の振動低減装置。
10. 前記クランクプーリには、前記クランクシャフトの振動を吸収する動吸振器が設けられている、ことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の振動低減装置。
11. 前記動吸振器は、前記弾性体と前記結合フランジ部との間に介在させられた前記弾性体に結合される質量体及び前記質量体と前記結合フランジ部に結合される第２弾性体からなる、ことを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の振動低減装置。
12. 前記駆動力伝達機構は、前記クランクシャフトに結合されて一体的に回転する駆動スプロケットと、前記慣性質量体と同軸上にて一体的に回転する従動スプロケットと、前記駆動スプロケットと従動スプロケットとを連動させる駆動用チェーンと、前記従動スプロケットと前記慣性質量体との間に介在させられて前記従動スプロケットの回転力を前記慣性質量体に伝える弾性体とを含む、ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つに記載の内燃機関の振動低減装置。
13. 前記駆動力伝達機構は、前記クランクシャフトの回転力により駆動されて前記慣性質量体と同軸上にて一体的に回転する従動歯車を備える歯車機構と、前記従動歯車と前記慣性質量体との間に介在させられて前記従動歯車の回転力を前記慣性質量体に伝える弾性体とを含む、
    ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つに記載の内燃機関の振動低減装置。
14. 前記慣性質量体は、補機の回転軸と一体的に回転するように取り付けられてる、ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の内燃機関の振動低減装置。
15. 前記弾性体が金属製スプリングからなる、ことを特徴とする請求項１２ないし１４いずれか１つに記載の内燃機関の振動低減装置。
16. 前記慣性質量体は、前記クランクシャフトの回転方向と反対の方向に回転するように形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし１５いずれか１つに記載の内燃機関の振動低減装置。

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