JP5617755B2

JP5617755B2 - ダイナミックダンパ

Info

Publication number: JP5617755B2
Application number: JP2011091844A
Authority: JP
Inventors: 聡弘塚野; 浩之天野; 悠宮原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: JP2012225381A

Description

この発明は、回転体に取り付けられて、そのトルク変動もしくは捩り振動を吸収もしくは減衰するダイナミックダンパに関するものである。

車両に搭載されるエンジンのクランクシャフトや変速機のインプットシャフトあるいはドライブシャフトなど、あるいはこれらに取り付けられてこれらと一体回転する部材などの回転部材は、エンジンからの起振力（もしくは、強制力と呼ばれることがある。）に起因して、その軸心の周りに固有の捩り振動を起こすことが知られている。この捩り振動が大きくなる回転部材の回転数領域や捩り振動とエンジンのシリンダの爆発回転速度の周期とが共振しやすい回転部材の回転数領域において、捩り振動を低減するために、前述したような回転部材に取り付けられて、捩り振動を吸収もしくは減衰させるダイナミックダンパが知られている。そのようなダイナミックダンパの一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたダイナミックダンパは、フライホイール本体に形成された転動室と、その転動室の内壁面に形成された曲面形状の転動面と、フライホイールの回転変動あるいは捩り振動に伴って転動面を転動するダンパマスとを備えている。そして、フライホイールが回転すると、ダンパマスには遠心力が生じ、その遠心力によってフライホイールの半径方向で外周側の転動面に押し付けられるとともに、フライホイールに回転変動あるいは捩り振動が生じると、ダンパマスが転動面を転動しながら往復運動することにより、その往復運動次数に等しい所定次数の回転変動あるいは捩り振動を吸収もしくは減衰するように構成されている。

特開２０００−１８３２９号公報

上記のように、特許文献１に記載されているダンパマスは、フライホイールの回転に伴って生じた遠心力によって転動面に押し付けられるが、フライホイールが低回転になった場合、ダンパマスに生じている遠心力は小さくなるため、遠心力によってフライホイールの半径方向で外周側の転動面に押し付けられていたダンパマスはその転動面から離れ、その結果、ダンパマスと転動室とが衝突し、その衝突により異音が生じるおそれがある。

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、回転体の回転時に生じる異音を防止させるダイナミックダンパ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、請求項１の発明は、捩り振動する回転部材の回転中心から離れた箇所に収容室が設けられ、その収容室の内壁面が円筒形状の転動面とされ、前記回転部材の捩り振動に応じて前記転動面の幾何学的中心を中心として前記転動面に沿って往復運動する慣性質量体を前記収容室に収容するよう構成されているダイナミックダンパにおいて、前記慣性質量体は、質量部と、その質量部に取り付けられかつ前記転動面の直径上で対向する二点または三点以上でかつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に前記転動面の幾何学的中心が存在する複数点で前記転動面に転動可能に接触する転動支持部材とを備えており、前記転動支持部材は、前記転動面に接触しかつ転動する転動部と、その転動部を前記質量部に転動可能に支持する支持部とを有していることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記慣性質量体の重心が、前記転動面の幾何学的中心から外れていることを特徴とするダイナミックダンパである。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記慣性質量体は、その幾何学的中心が前記転動面の幾何学的中心に一致する形状に形成されていることを特徴とするダイナミックダンパである。

さらに、請求項４の発明は、請求項１または２の発明において、前記慣性質量体は、その幾何学的中心が前記転動面の幾何学的中心から外れる形状に形成されていることを特徴とするダイナミックダンパである。

この発明によれば、慣性質量体には、転動面の直径上において対向する二点または三点以上かつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に転動面の幾何学的中心が存在する複数点で、転動面に接触して、慣性質量体を転動面に対して転動可能に支持する転動支持部材が設けられている。そのため、慣性質量体に作用する遠心力が小さい場合に、遠心力によって回転体の半径方向で外周側の転動面に押し付けられている慣性質量体は、慣性質量体に設けられた転動支持部材により転動面から離れることを抑制されているため、その結果、慣性質量体と転動室とが衝突することなく、異音を抑制することができる。

転動面に対して円周方向の二箇所で接触するように構成されたこの発明に係るダイナミックダンパの一例を示す模式図である。図１に示すII−II’線に沿う断面図である。転動面に対して円周方向の二箇所で接触するように構成されたこの発明に係るダイナミックダンパの他の例の断面図である。転動面に対して円周方向の二箇所で接触するように構成されたこの発明に係るダイナミックダンパの更に他の例の断面図である。転動面に対して円周方向の二箇所で接触するように構成されたダイナミックダンパのまた更に他の例を示す模式図である。図１に示すダイナミックダンパの慣性質量体が往復動している状態を示す模式図である。転動面に対して円周方向の三箇所で接触するように構成されたこの発明に係るダイナミックダンパの一例を示す模式図である。転動面に対して円周方向の三箇所で接触するように構成されたこの発明に係るダイナミックダンパの他の例を示す模式図である。転動面に対して円周方向の三箇所で接触するように構成されたこの発明に係るダイナミックダンパの更に他の例を示す模式図である。

つぎにこの発明に係るダイナミックダンパについて説明する。この発明は、回転する回転部材に取り付けられ、回転部材の回転変動もしくはこれに起因する捩り振動を吸収もしくは減衰するダイナミックダンパに関するものである。したがって、その回転部材は、車両に搭載されるエンジンのクランクシャフトや変速機のインプットシャフトあるいはドライブシャフトなど、あるいはこれらに取り付けられてこれらと一体回転する部材などである。

この発明では、回転部材の回転中心から離れた箇所に収容室が形成されており、その内部に、回転部材の回転方向に往復運動する慣性質量体（すなわち、ダンパマス）が収容されている。収容室の内壁面は円筒形状の転動面として形成されているとともに、回転部材の回転変動もしくはこれに起因する捩り振動に応じて、慣性質量体は、この転動面の幾何学的中心を中心として転動面に沿って往復運動するようになっている。

慣性質量体は、慣性力を生じさせるために所定の質量を有するように構成された質量部と、質量部を転動面に対して転動可能に支持する複数の転動支持部材とによって構成されている。また、転動支持部材は、転動面に接触しかつ転動する転動部と、転動部を転動面に対して転動可能にするとともに、質量部に対して支持する支持部とによって構成されている。なお、転動部は、転動面を転動しやすいように、言い換えれば慣性モーメントが小さくなるように小径に構成されていればよい。

転動支持部材は、転動面の直径上において対向する二点、または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面の幾何学的中心が存在する二点、または三点以上かつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に転動面の幾何学的中心が存在する複数点で、つまり複数の転動支持部材で、転動面に接触して、慣性質量体を転動面に対して転動可能に支持している。

転動支持部材に支持されている質量部は、慣性質量体に慣性力が生じるように構成されていればよく、その形状は任意でよい。つまり、慣性質量体に慣性力が生じるよう質量部の形状は、慣性質量体の重心が転動面の幾何学的中心から外れるように形成されていてもよく、または慣性質量体の幾何学的中心が転動面の幾何学的中心に一致するもしくは転動面の幾何学的中心から外れるような形状に形成されていてもよい。また、回転部材の回転変動もしくはこれに起因する捩り振動に応じて、質量部は、転動支持部材によって転動面に対して転動可能に支持されている。

したがって、慣性質量体は、転動面に対し、転動面の円周方向における複数箇所で接触するように構成されている。例えば、慣性質量体は、二つの転動支持部材を備え、これら転動支持部材が転動面の直径上において対向する二点、または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面の幾何学的中心が存在する二点で、転動面に接触するよう質量部に配置され、これら転動支持部材に支持されることにより構成することができる。また、例えば、慣性質量体には、三点以上かつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に転動面の幾何学的中心が存在する複数点で、転動面に接触するよう質量部に転動支持部材が配置されるとともに、慣性質量体はこれら転動支持部材に支持されるように構成することができる。慣性質量体は、回転部材の回転変動もしくはこれに起因する所定次数の捩り振動を吸収もしくは減衰させるためのものであるから、慣性質量体の往復運動次数は、吸収もしくは減衰したい回転部材の回転変動次数に等しくなるように、あるいは回転部材の回転変動次数に近似した値になるように設定することができる。

したがって、この発明に係る慣性質量体は、転動面の直径上において対向する二点、または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面の幾何学的中心が存在する二点、または三点以上かつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に転動面の幾何学的中心が存在する複数箇所で接触するように構成されているので、転動面のある一箇所に慣性質量体の遠心力や荷重が集中したりすることを防止もしくは抑制することができる。また、慣性質量体に生じた遠心力を転動面の円周方向に分散させることができるので、転動面のある一箇所に集中して慣性質量体の遠心力や荷重が作用する場合に比較して、転動面に凹みが生じり、わだちが生じたりするなどの変形を防止もしくは抑制することができる。つまり、転動面の変形に起因するダイナミックダンパの制振性能の低下を防止もしくは抑制することができる。

また、慣性質量体は、転動面の直径上において対向する二点、または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面の幾何学的中心が存在する二点、または三点以上かつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に転動面の幾何学的中心が存在する複数点で接触するように構成されているので、転動面の円周方向から離脱するのを抑制されている。したがって、慣性質量体に作用する遠心力が小さい場合でも、遠心力によって回転体の半径方向で外周側の転動面に押し付けられている慣性質量体は転動面を離れて収容室と衝突することがなく、異音の発生を抑制することができる。

つぎに、この発明をより具体的に説明する。まず構成について説明する。図１には、この発明に係るダイナミックダンパをフライホイールに適用した例が模式的に示してあり、ダイナミックダンパが取り付けられるフライホイール（回転部材）の回転面に対して垂直方向から、一つのダイナミックダンパを見た状態が示されている。ダイナミックダンパ１は、図示しない動力源のクランクシャフトと一体回転するフライホイール２（回転部材）と、そのフライホイール２の回転中心から離れた箇所に形成された中空の収容室３と、収容室３の内壁面に形成された円筒形状の転動面４と、その収容室３に収容され、フライホイール２の回転変動あるいはこれに起因する捩り振動に応じて転動面４を往復運動する慣性質量体５（ダンパマス）とを主要な構成要素として構成されている。

慣性質量体５は、慣性力を生じさせるために所定の質量を有するように構成された質量部６と、質量部６を転動面４に対して転動可能に支持する二つの転動支持部材７とによって構成されている。なお、慣性質量体は、その往復運動次数によってフライホイールの所定次数の捩り振動を吸収もしくは減衰するものであるから、慣性質量体の往復運動次数は、吸収もしくは減衰したい回転部材の捩り振動の次数、すなわち回転変動次数に等しくなるように、あるいはその回転変動次数に近似した値になるように設計されていればよい。

また、転動支持部材７は、転動面４に接触しかつ転動する転動部８と、転動部８を転動面４に対して転動可能にするとともに、質量部６に対して支持する支持部９とによって構成されている。その転動部８は、フライホイール２に回転変動や捩り振動が生じた場合に、その回転変動や捩り振動に応じて転動面４を転動することにより、質量部６を回転部材の回転方向に往復運動させるものである。図１のII−II’線（言い換えると、転動面４に接する転動支持部材７の二つの接触点であるとともに、転動面４の直径上において対向するその二点を結んだ線）に沿う断面図である図２に示すように、これら転動部８と支持部９とによって構成されるこの発明に係る転動支持部材は、質量部６をその厚さ方向で挟み込むように配置された二つの転動部８と、転動面４に対して転動可能に転動部８を質量部６に支持している支持部９とによって構成されている。なお、この発明に係る転動支持部材は、フライホイールに回転変動や捩り振動が生じた場合に、その回転変動や捩り振動に応じて転動面を転動することにより、質量部をフライホイールの回転方向に往復運動させるとともに、慣性質量体が転動面の円周方向から離脱するのを抑制するように、質量部に設けられていればよい。例えば、転動面４に接する転動支持部材７の二つの接触点であるとともに、転動面４の直径上において対向するその二点を結んだ線に沿う断面図である図３に示すように、転動支持部材１０は、質量部１１をその厚さ方向で挟み込むように、質量部１１の半径方向における外径側に設けられた溝部１２に配置された二つの転動部１３と、転動面４に対して転動可能に転動部１３を質量部１１に支持している支持部１４とによって構成されてもよい。また、図４に示すように、転動支持部材１５は、転動部１６の厚さ方向において質量部１７に挟み込まれるように配置された一つの転動部１６と、転動面４に対して転動可能に転動部１６を質量部１７に支持している支持部１８とによって構成されてもよい。

また、この発明に係る転動支持部材は、図１に示すように、転動面４の直径上において対向する二点で、または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面４の幾何学的中心１９が存在する二点で転動面４に接触して、慣性質量体５を転動面４に対して転動可能に支持するように、質量部６に設けられている。言い換えれば、転動支持部材７は質量部６に二つ設けられているとともに、それら転動支持部材７は転動面４に対してそれぞれ接触する点を有し、その接触点である二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面４の幾何学的中心１９が存在する、と言い換えることもできる。つまり、転動面４の直径と転動面４に接触する転動支持部材７の２点間の距離（言い換えると慣性質量体５の直径）とが一致するもしくは可及的に近似するように慣性質量体５は構成されており、これによって、慣性質量体５は、転動面４の半径方向における収容室内での移動が抑制されている。

転動支持部材７に支持されている質量部６は、一定曲率の半円形状の円弧面を有するとともに、慣性質量体５の重心２０が転動面４の幾何学的中心１９から外れるように形成されている。つまり、フライホイール２に回転変動や捩り振動が生じた場合に、慣性質量体５の重心２０がフライホイール２の半径方向で外周側に配置されるように、転動面４の幾何学的中心１９に対して質量部６の重心位置を偏心させるように構成されている。なお、質量部６の形状は任意でよい。例えば図５に示すように、質量部２１は楕円形状に形成されるとともに、慣性質量体２２の重心２３が転動面の幾何学的中心２４から外れるように、質量部２１にはその短径方向で外径にその質量部２１よりも重い質量部材２５が設けられていてもよい。また、慣性質量体の重心が、転動面の幾何学的中心と一致していてもよい。

次に作用について説明する。この発明に係るダイナミックダンパにおける慣性質量体５は、図１に示すように、転動面４の直径上において対向する二点、または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面４の幾何学的中心１９が存在する二点で転動面４に接触するよう構成されている。フライホイール２に回転変動や捩り振動が生じた場合に、慣性質量体５に生じた遠心力やこれらの荷重は、転動面４の一箇所に集中せず、転動面４の円周方向に分散される。その結果、転動面４のある一箇所に慣性質量体５の遠心力や荷重が集中したりすることを防止もしくは抑制することができる。また、慣性質量体５に生じた遠心力を転動面４の円周方向に分散させることができるので、転動面４のある一箇所に集中して慣性質量体５の遠心力や荷重が作用する場合に比較して、転動面４に凹みが生じり、わだちが生じたりするなどの変形を防止もしくは抑制することができる。つまり、転動面４の変形に起因するダイナミックダンパ１の制振性能の低下を防止もしくは抑制することができる。また、フライホイール２に回転変動や捩り振動が生じた場合に、慣性質量体５に生じた遠心力やこれらの荷重は、転動面４の一箇所に集中せず、転動面４の円周方向に分散されるとともに、転動面４の半径方向における移動が抑制されているため、慣性質量体の転がり性能を向上させることができる。また、図６に示すように、転動面４の円周方向で間隔を隔てて近い位置に転動支持部材が質量部に設けられた場合に転動支持部材に生じる遠心力の面直成分よりも、対向する転動支持部材７に生じた遠心力の面直成分Ｆは小さいため、制振性能と耐久性とを向上させることができる。

また、転動面４の直径と転動面４に接触する転動支持部材７の二点間の距離（言い換えると慣性質量体５の直径）とが一致するもしくは可及的に近似しているため、慣性質量体５は、転動面４から離脱することを抑制されている。したがって、慣性質量体５に作用する遠心力が小さい場合でも、慣性質量体５が転動面４を離れて収容室３と衝突することはなく、異音の発生を抑制することができる。

なお、慣性質量体には、三点以上でかつそれらの点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置またはそれらの点を結んだ角形内もしくはその角形内に可及的に近い位置に転動面の幾何学的中心が存在する複数点で転動面に接触して、転動面に対して転動可能に支持する転動支持部材が設けられてもよい。例えば、この発明における他の実施例である図７に示すように、慣性質量体２６には転動面４と接触する転動支持部材２７が三つ設けられているとともに、慣性質量体２６を転動面に対して転動可能に支持するように、その転動支持部材２７は、質量部２８に設けられている。また、三つの転動支持部材２７のうち二つは、転動面４の直径上において対向する位置に配置または二点を結んだ線上もしくはその線上に可及的に近い位置に転動面の幾何学的中心が存在する二点で転動面に接触するように配置されている。また、転動支持部材２７に支持されている質量部２８は、一定曲率の半円形状の円弧面を有するとともに、慣性質量体２６の重心２９が転動面４の幾何学的中心１９から外れるように形成されている。また、例えば、この発明におけるさらに他の実施例である図８に示すように、転動支持部材３０に支持されている質量部３１は扇形状に形成されているとともに、慣性質量体３２の重心３３が転動面４の幾何学的中心１９から外れるように形成されてもよい。

また、慣性質量体の幾何学的中心は、転動面の幾何学的中心に一致するように形成されてもよい。例えば、この発明におけるさらに他の実施例である図９に示すように、慣性質量体３４には転動面４と接触する転動支持部材３５が三つ設けられているとともに、慣性質量体３４を転動面４に対して転動可能に支持するように、転動支持部材３５は質量部３６に設けられている。その転動支持部材３５が転動面４に接触する三点を結ぶことによって形成される三角形の幾何学的中心３７、つまり慣性質量体３４の幾何学的中心３７は、転動面４の幾何学的中心１９に一致するように形成されている。また、転動支持部材３５に支持されている質量部３６は、円形状に形成されるとともに、慣性質量体３４の重心３８が転動面４の幾何学的中心１９から外れるように、質量部３６にはその半径方向で外径側にその質量部３６よりも重い質量部材３９が設けられている。

１…ダイナミックダンパ、２…フライホイール（回転部材）、３…収容室、４…転動面、５…慣性質量体、７…転動支持部材、１９…（転動面の）幾何学的中心。

Claims

捩り振動する回転部材の回転中心から離れた箇所に収容室が設けられ、その収容室の内壁面が円筒形状の転動面とされ、前記回転部材の捩り振動に応じて前記転動面の幾何学的中心を中心として前記転動面に沿って往復運動する慣性質量体を前記収容室に収容するよう構成されているダイナミックダンパにおいて、
前記慣性質量体は、質量部と、その質量部に取り付けられかつ前記転動面の直径上で対向する二点または三点以上でかつそれらの点を結んだ線上もしくは角形内に前記転動面の幾何学的中心が存在する複数点で前記転動面に転動可能に接触する転動支持部材とを備えており、
前記転動支持部材は、前記転動面に接触しかつ転動する転動部と、その転動部を前記質量部に転動可能に支持する支持部とを有していることを特徴とするダイナミックダンパ。
前記慣性質量体の重心が、前記転動面の幾何学的中心から外れていることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
前記慣性質量体は、その幾何学的中心が前記転動面の幾何学的中心に一致する形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダイナミックダンパ。
前記慣性質量体は、その幾何学的中心が前記転動面の幾何学的中心から外れる形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のダイナミックダンパ。