JP5362007B2 - 回動振動吸振器 - Google Patents

Description

本発明は、回動軸線を中心に回動する１つの収容部材と、この収容部材の周縁に亘って配置されている複数の旋回可能な吸振体とを備えた回動振動吸振器に関する。

上位概念部に記載の回動振動吸振器は、例えば遠心力振子として公知になっており、部分的に半径方向に狭められた構成スペースに収納されている。これに関して、ドイツ連邦共和国特許第１９６３１９８９号には、唯一の曲率半径により形成されている外側輪郭を備えた吸振体を有する回動振動吸振器が開示されている。吸振体の旋回のための移動経路を適切に構成することにより、吸振体が規定の曲率半径においてハブ部分の半径方向内側に留まることが達成されるので、ハブ部分を、このハブ部分を半径方向に取り囲む構成スペースの近くに配置することができる。

回動振動吸振器の振動吸振の効率にとって、所定の構成スペースにおいて達成可能な吸振体の質量が重要である。したがって、本発明の目的は、収容部材の周縁に亘って配置されている複数の吸振体の、所定の構成スペースにおいて高められた全体質量を備えた回動振動吸振器の改良形を提供することである。

本発明は、回動軸線を中心にして配置された１つの収容部材を備えており、この収容部材が所定の外周と、収容部材において半径方向及び周方向に制限されて案内されている複数の旋回可能な吸振体とを備えていることにより達成され、吸振体は収容部材の周縁セグメントに亘って延在している半径方向外側の外側輪郭と、半径方向内側の内側輪郭とを備えている。移動経路に沿って吸振体が移動する間、外側輪郭は収容部材の外周に制限されており、外側輪郭及び／又は内側輪郭は回動軸線を中心とした回動角に関して種々異なる曲率半径を有している。吸振体の外側輪郭の上記構成は、周方向における外側輪郭の延在に亘って用いられる種々異なる外側輪郭曲率半径の数に応じて球形であってよく、唯一の外側輪郭曲率半径を描かない個別の曲線延在を形成することができる。この曲線延在は吸振体の旋回角に亘って収容部材の外周に適合して、吸振体の半径方向の超越は起こらないが、吸振体の半径方向で最も外側の領域は吸振体の旋回中に収容部材の外周に最も接近する。その結果、外側輪郭は吸振体の全周縁に亘って、有利には外周と半径方向で最も外側の領域との間の最小化された同じ間隔を有しており、吸振体の旋回中、作業点において外周を超えて突出することはない。吸振体が全作業点において収容部材の外周に最も接近することにより、吸振体は唯一の外周輪郭の曲率半径を用いた場合よりも大きな質量を収容することができる。

外側輪郭は収容部材内に設けられた移動経路の構成に基づく。この移動経路において吸振体は旋回可能に収容されており、発生する振動条件に基づき半径方向及び周方向に自体公知の形式で移動する。移動経路は、解消したい振動問題に適合させられている。第１の有利な構成は、外側輪郭の真ん中の弓形区分（Segment）が端部側の弓形区分の外側輪郭曲率半径に対して大きな外側輪郭曲率半径を有しているようになっていてよい。こうして、唯一の外側輪郭曲率半径に比べて外側輪郭の平坦な延在部がもたらされ、端部側の弓形区分において付加的な質量体を設けることができる。多くの構成において唯一の外側輪郭曲率半径を備えた外側輪郭において旋回角が大きい場合、連行部材の外周に対する半径方向外側の領域の間隔が拡大することが判っている。対称性の理由から、端部側の弓形区分の外側輪郭曲率半径は有利には同じである。特殊な振動問題に適した回動振動吸振器は、外側輪郭曲率半径が非対称的に配置されている吸振体を備えていてもよい。

有利には外側輪郭の構成は、回動軸線を中心とした回動角によってもたらされる。外側輪郭曲率半径は外側輪郭に亘って延在して、中心点である回動軸線に基づき規定される。その結果、周縁に亘る外側輪郭の延在は極座標系において、外側輪郭曲率半径のデータにより回動軸線を中心とした回動角に基づいて示すことができる。さらに、収容部材に対する旋回中心点を中心とした吸振体の旋回角に基づき、外側輪郭曲率半径と回動角とが設定されると有利であることが判った。さらに、外側輪郭が旋回中心点を中心に旋回する吸振体の旋回曲率半径に基づいて設定されると有利であってよい。さらに、回動角に基づく外側輪郭曲率半径は、周縁に亘って分配されている吸振体の数に基づいて設定することができる。本構成において、ピッチ角自体を、例えば４つの吸振体を使用する場合には９０°に設定できるか、又は吸振体の最大の旋回角を、２つの吸振体の間の間隔を加算して入力値として設定することができる。

吸振体の中心線に対して対称的に外側輪郭を配置する場合、回動角０°及び旋回角０°である基準位置に基づく外側輪郭については、外側輪郭が回動角及び旋回角の両回動方向において対称的に配置されていると、説明することができる。有利な回動振動吸振器には、次のような外側輪郭が備えられている。つまりこの外側輪郭において、回転軸線を起点とする外側輪郭の外側輪郭曲率半径は、収容部材の周縁に亘って分配されている吸振体の所定の数と、基準位置を中心にした収容部材に対する最大の旋回角の範囲内にある旋回角と、旋回可能に分配されている吸振体の収容部材に対する旋回曲率半径と、回動角とに基づき形成されている。

特に有利な構成において、以下の数学的な関係式に上記入力値を入れる。外側輪郭は極座標系において外側輪郭曲率半径Ｒ_ｉと回動角α_ｉとに基づいて表示されている。

Ｒ_ｍａｘ 収容部材の曲率半径
β_ｍａｘ 吸振体の最大の旋回角
β_ｉ 吸振体の旋回角
ｎ 周縁に亘って分配されている吸振体の数
ｌ 吸振体の旋回曲率半径

方程式（１）及び（２）に方程式（３）〜（５）の変数を代入し、方程式（５）に方程式（６）の変数を代入する。旋回角β_ｉ及び最大の旋回角β_ｍａｘの変数と旋回曲率半径ｌにより表される移動経路の特性に基づき、回動角α_ｉに基づく外側輪郭に対して外側輪郭曲率半径Ｒ_ｉが割り当てられている。さらに、外側輪郭曲率半径は吸振体のピッチ、つまり周縁に亘って均等に分配された吸振体の数に基づく。

本発明の思想に基づき、構成スペースにより規定される条件を有効に利用することにより、吸振体の質量を効果的に高めることができるように吸振体の内側輪郭も調整される。本発明において、収容部材は他の機能の機能支持体であることを前提とすることができる。例えば収容部材は回動振動吸振器の構成部材として複合的な振動ダンパ装置内に、例えばデュアルマスフライホイール内に、トルクコンバータのケーシング内に又は他の装置内に収納されていてよい。これにより吸振体の収容のために収容部材に提供されている構成スペースは、通常、外周及び内周を備えた環状スペースに画成される。構成スペースをより有効に使用するために、吸振体を画成する半径方向内側の内側輪郭が、吸振体の基準位置から両周方向に夫々延在する円弧から形成されていてよい。これらの円弧は、規定の長さに亘って直線状に延在する線区分により互いに分離することができる。

２つの円弧の内側輪郭曲率半径は夫々中心点を有している。この中心点は、吸振体の回動軸線を中心に引かれる旋回曲率半径と、回動軸線を中心に提供される最大の旋回角との交点により形成される。２つの円弧の内側輪郭曲率半径は、提供されている構成スペースの内周よりも大きいので、収容部材の構成スペース画成部よりも大きくもある。

さらに有利には、吸振体は周方向において吸振体の両側で、外側輪郭及び内側輪郭を接続する側方輪郭により画成される。側方輪郭は互いに安全な間隔を除いて所定のピッチ角だけ離間されている。ピッチ角は、有利には、収容部材の周縁に亘って配置されている吸振体の数により規定される。少なくとも１つの側方輪郭は、中心点を中心に配置されている線に対して平行に配置されている。中心点は、回動軸線を中心に引かれる吸振体の旋回曲率半径と、回動軸線を中心に提供される最大の旋回角との交点により形成される。別の構成において、少なくとも１つの側方輪郭は部分的に円形である。

回動振動吸振器の吸振体の外側輪郭を体系的に示す図である。 回動振動吸振器の吸振体の内側輪郭を体系的に示す図である。 回動振動吸振器の吸振体の側方輪郭を体系的に示す図である。 別の実施の形態における回動振動吸振器の吸振体を体系的に示す図である。 図４の一部分の拡大図である。

本発明を図１〜３に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１に吸振体１の外側輪郭Ａを実線により示す。その他の線は単に幾何学的なものであり、回動振動吸振器の構造的な線に必ずしも対応する必要はないので鎖線によって示す。吸振体１は、本実施の形態においては９０°の角度に相当する駆動部材のピッチ内に、周方向に配置されている。その結果、回動振動吸振器の周面に亘って収容部材に４つの吸振体１が配置されている。曲率半径Ｒ_ｍａｘが回動軸線２を中心とした収容部材の外周を示す。外側輪郭曲率半径Ｒ_ｉは、回動角α_ｉに基づく回動軸線２と外側輪郭Ａとの間隔を示す。外側輪郭曲率半径Ｒ_ｉはα_ｉ＝０の基準線３に対して両側に対称的な正負の回動角α_ｉに基づき同じ値を取る。

吸振体１は、基準線３を中心に夫々両側に、０°〜β_ｍａｘの間の旋回角β_ｉだけ、旋回曲率半径ｌを持って収容部材に対して旋回可能である。

上記方程式（１）〜（６）に基づき、曲率半径Ｒ_ｍａｘ、最大の旋回角β_ｍａｘ、旋回角β_ｉ及び旋回曲率半径ｌに対して、回動角α_ｉに応じてもたらされる外側輪郭曲率半径Ｒ_ｉの有利な外側輪郭Ａがもたらされる。外側輪郭Ａは、収容部材に対する吸振体１の全旋回領域に亘って、曲率半径Ｒ_ｍａｘに対する外側輪郭Ａの間隔が基準線３において最小である有利な延在を特徴とする。このような外側輪郭は数値制御加工機械によって少ない手間で製造することができる。例えばいわゆるＣＮＣフライス加工機械に上記外側輪郭をプログラミングすることができ、吸振体を直接的に製造することができるか、又は吸振体を打抜き成形する工具を製造することができる。

図２に、吸振体１の内側輪郭Ｕの形態を図１と同じように示す。内側輪郭Ｕは所定の内側輪郭曲率半径Ｒ_ｕを備えた２つの円弧４により形成されている。これらの円弧４は基準線３の領域において、有利には０≦ｂ≦２ｌｓｉｎβ_ｍａｘの条件を満たす線状の線区分により分離されている。内側輪郭曲率半径Ｒ_ｕの中心点Ｐは、収容部材の回動軸線２の半径方向内側に旋回曲率半径ｌだけ移動させられた円上において、最大の旋回角β_ｍａｘにより規定される。内側輪郭曲率半径Ｒ_ｕは収容部材の内周面若しくは収容部材の曲率半径Ｒ_ｍｉｎに一致するか、若しくは提供されている収容部材の構成スペースの曲率半径に一致する。

図３に、側方輪郭Ｓを図１，２と同様の図において示す。側方輪郭の形状は、収容部材のピッチからもたらされるピッチ線５により形成される。このピッチ線５は図２に規定されている中心点Ｐを起点にして基準線３に対してピッチ角γを置いて引かれる。側方輪郭Ｓはピッチ線５を基に、許容される構成部材公差の範囲内において隣接する吸振体から安全な間隔を置いて衝突を回避するために適切に設計された間隔ｃを置いて決められる。

図４，５に別の実施の形態の回動振動吸振器の吸振体を体系的に示す。吸振体の側方輪郭Ｓは、間隔ｅを置いて隣接する２つの円形１４，１６により形成されている円弧状の形を有している。外側輪郭に接する第１の円形１４は曲率半径Ｒ_ｓ１により示されており、内側輪郭に重畳する第２の円形１６は曲率半径Ｒ_ｓ２により示されている。２つの円形１４，１６は互いに接線方向に接しており、第２の円形１６の中心点はピッチ線５上に位置していてよい。ピッチ線５は、特に旋回曲率半径ｌとピッチ角γとを考慮して形成された関係Ｒｓ＝ｌｓｉｎγにより規定される曲率半径Ｒ_ｓを備えた設計上の円に対して接線方向に位置する。設計上の円は第１の円１４と共通の中心点を有しており、かつ、間隔ｄだけ大きな曲率半径Ｒ_ｓを有している。第１及び第２の円の中心点を介して規定される中心線１２は、ピッチ線５に対する法線１０に対して角度β_ｍａｘだけ傾けられていてよい。

１ 吸振体、 ２ 回動軸線、 ３ 基準線、 ４ 円弧、 ５ ピッチ線、 １０ 法線、 １２ 中心線、 １４ 第１の円、 １６ 第２の円、 Ａ 外側輪郭、 ｂ 線区分、 ｃ 間隔、 ｄ 間隔、 ｅ 間隔、 ｌ 旋回曲率半径、 Ｐ 中心点、 Ｒ_ｌ 外側輪郭曲率半径、 Ｒ_ｍａｘ 外周曲率半径、 Ｒ_ｓ１ 側方輪郭曲率半径、 Ｒ_ｓ２ 側方輪郭曲率半径、 Ｒ_ｓ 構造上の曲率半径、 Ｒ_ｕ 内側輪郭曲率半径、 Ｒ_ｍｉｎ 内周の曲率半径、 Ｓ 側方輪郭、 Ｕ 内側輪郭、 α_ｌ 回動角、 β_ｌ 旋回角、 β_ｍａｘ 最大の旋回角、 γ ピッチ角

Claims (14)

1. 回動軸線（２）を中心にして配置されている収容部材を備えた回動振動吸振器であって、前記収容部材は所定の外周と、前記収容部材における移動経路を案内される、半径方向及び周方向に制限されて旋回可能な複数の吸振体（１）とを備えており、該吸振体（１）は前記収容部材の周縁セグメントに亘って延在している、半径方向外側の外側輪郭（Ａ）と半径方向内側の内側輪郭（Ｕ）とを備えており、前記外側輪郭（Ａ）は前記移動経路に沿った吸振体（１）の移動中に前記収容部材の外周に制限されている、回動振動吸振器において、
   前記外側輪郭（Ａ）及び／又は前記内側輪郭は、前記回動軸線（２）を中心とした回動角（α_ｉ）に基づいて種々異なる曲率半径を有していることを特徴とする、回動振動吸振器。
2. 外側輪郭（Ａ）の中央のセグメントが、端部側のセグメントの前記外側輪郭曲率半径に対して比較的大きな外側輪郭曲率半径を有していることを特徴とする、請求項１記載の回動振動吸振器。
3. 前記端部側のセグメントの外側輪郭曲率半径は同一であることを特徴とする、請求項２記載の回動振動吸振器。
4. 前記回動角（α_ｉ）に基づく前記外側輪郭（Ａ）の外側輪郭曲率半径（Ｒ_ｉ）が、前記収容部材に対する前記吸振体（１）の旋回角（β_ｉ）に基づくことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載の回動振動吸振器。
5. 前記回動角（α_ｉ）に基づく前記外側輪郭（Ａ）に亘る外側輪郭曲率半径（Ｒ_ｉ）は、前記収容部材に対する前記吸振体（１）の旋回曲率半径（ｌ）に基づくことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の回動振動吸振器。
6. 前記回動角（α_ｉ）に基づく前記外側輪郭（Ａ）の外側輪郭曲率半径（Ｒ_ｉ）は、周縁に亘って分配されている前記吸振体（１）の数（ｎ）に基づくことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載の回動振動吸振器。
7. 前記回動軸線（２）を起点とする前記外側輪郭（Ａ）の外側輪郭曲率半径（Ｒ_ｉ）は、前記収容部材の周縁に亘って分配されている吸振体（１）の数（ｎ）と、基準線（３）を中心にした前記収容部材に対する最大の旋回角（β_ｍａｘ）内の旋回角（β_ｉ）と、旋回可能に分配されている前記吸振体（１）の前記収容部材に対する旋回曲率半径（ｌ）と、前記回動角（α_ｉ）とに基づき形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の回動振動吸振器。
8. 極座標系において前記外側輪郭は、前記外側輪郭曲率半径（Ｒ_ｉ）と前記回動角（α_ｉ）とに基づき以下の関係式、つまり、
   

   

   Ｒ_ｍａｘ 前記収容部材の曲率半径
   β_ｍａｘ 前記吸振体の最大の旋回角
   β_ｉ 前記吸振体の旋回角
   ｎ 周縁に亘って分配されている前記吸振体の数
   ｌ 前記吸振体の旋回曲率半径
   において表されることを特徴とする、請求項７記載の回動振動吸振器。
9. 前記吸振体（１）の内側輪郭（Ｕ）は、前記吸振体（１）の基準線（３）から両周方向に夫々延在している円弧（４）から形成されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項記載の回動振動吸振器。
10. 前記円弧（４）間の内側輪郭（Ｕ）は所定の長さに亘って、線区分（ｂ）の形式において直線状に形成されていることを特徴とする、請求項９記載の回動振動吸振器。
11. 前記円弧（４）の内側輪郭曲率半径（Ｒ_ｕ）は夫々中心点（Ｐ）を有しており、該中心点（Ｐ）は前記回動軸線（２）に対して旋回曲率半径（ｌ）だけ半径方向内側に移された、前記旋回曲率半径（ｌ）を備えた円上に配置されている最大の旋回角（β_ｍａｘ）により規定されることを特徴とする、請求項９又は１０記載の回動振動吸振器。
12. 前記吸振体（１）は前記周方向において、前記外側輪郭（Ａ）及び内側輪郭（Ｕ）を前記吸振体（１）の両側で接続する側方輪郭（Ｓ）により画成されており、該側方輪郭（Ｓ）は間隔（ｃ，ｄ）を除いたピッチ角だけ互いに離間されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項記載の回動振動吸振器。
13. 少なくとも１つの側方輪郭（Ｓ）は中心点（Ｐ）を中心にして配置されている線に対して平行に配置されており、前記中心点（Ｐ）は前記回動軸線（２）に対して旋回曲率半径（ｌ）だけ半径方向内側に移されている、前記旋回曲率半径（ｌ）を備えた円上に配置されている最大の旋回角（β_ｍａｘ）により規定されることを特徴とする、請求項１２記載の回動振動吸振器。
14. 少なくとも１つの側方輪郭（Ｓ）は部分的に円形であることを特徴とする、請求項１２又は１３記載の回動振動吸振器。

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