JP6107975B2 - 遠心振子式吸振装置およびその次数設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、当該支持部材に連結されて振子支点周りに揺動する質量体とを備える遠心振子式吸振装置およびその次数設定方法に関する。

従来、この種の遠心振子式吸振装置を備えた力伝達装置として、少なくとも１つの入力体と、出力体と、少なくとも部分的に運転媒体、特に油で充填可能な室内に配置された振動減衰装置と、当該振動減衰装置に連結された遠心振子式の回転数適応型動吸振器とを含み、駆動装置と被駆動装置との間で動力を伝達するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この力伝達装置において、回転数適応型動吸振器は、油影響に関連して、駆動装置の励振の次数ｑよりも所定の次数オフセット値ｑＦだけ大きい有効次数ｑｅｆｆに設計されている。そして、次数オフセット値ｑＦは、励振の次数ｑに合致しないように、励振の次数ｑの変化に比例して変化するように定められる。

特表２０１１−５０４９８７号公報

上記特許文献１に記載された有効次数ｑｅｆｆの設定手法は、質量体と回転する油との間の相対運動による抵抗、すなわち粘性抵抗を考慮して有効次数ｑｅｆｆを設定するものであると考えられる。しかしながら、特許文献１に記載された手法は、理論的な裏付けに乏しいものであり、本発明者らの研究によれば、作動油といった液体の存在下における質量体の揺動に対する粘性抵抗の影響は小さいことが判明している。従って、特許文献１に記載されたように遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数を設定しても、遠心振子式吸振装置の吸振性能を向上させることができず、場合によっては吸振性能を低下させてしまうおそれもある。

そこで、本発明は、遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数をより適正に設定して吸振性能を向上させることを主目的とする。

本発明による遠心振子式吸振装置は、駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、前記支持部材に連結されて振子支点周りに揺動する質量体とを備える遠心振子式吸振装置において、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、前記質量体の振れ角φに依存する前記遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように設計されていることを特徴とする。

一般に、振子支点周りに揺動する質量体を含む遠心振子式吸振装置（質量体）の振動次数は、回転要素の回転中心から振子支点までの距離を“Ｒ”とし、振子支点から質量体の重心までの距離を“ｒ”としたときに、ｑ＝√（Ｒ／ｒ）と簡易的に表されることが知られている。ただし、このような振動次数を示す簡易式は、質量体の振れ角（振子支点周りの回転角度すなわち振幅）が極めて小さいとみなして得られるものである。そして、本発明者らが遠心振子式吸振装置について鋭意研究を行った結果、回転要素および支持部材が回転中心周りに回転する際の遠心振子式吸振装置の質量体の振れ角は無視し得ないほどに大きく、上述のように振れ角を極めて小さいものとして取り扱うことで振動次数を適正に設定し得なくなっていることが判明した。従って、質量体の振れ角を考慮して、駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、質量体の振れ角φに依存する遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように遠心振子式吸振装置を設計すれば、振動次数をより適正に設定して遠心振子式吸振装置の吸振性能をより向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る遠心振子式吸振装置を備えた発進装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る遠心振子式吸振装置を示す概略構成図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。 質量体の振れ角を考慮した場合および考慮しない場合における遠心振子式吸振装置の振動減衰性能を示す説明図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。 遠心振子式吸振装置を構成する質量体の振動次数の設定方法を説明するための説明図である。

次に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る遠心振子式吸振装置１０を備えた発進装置１の概略構成図である。同図に示す発進装置１は、駆動装置としてのエンジン（内燃機関）を備えた車両に搭載され、当該エンジンからの動力を自動変速機（ＡＴ）あるいは無段変速機（ＣＶＴ）である変速機に伝達するものである。発進装置１は、遠心振子式吸振装置１０に加えて、エンジンのクランクシャフトに連結されるフロントカバー（入力部材）３と、フロントカバー３に固定されるポンプインペラ（入力側流体伝動要素）４と、ポンプインペラ４と同軸に回転可能なタービンランナ（出力側流体伝動要素）５と、タービンランナ５からポンプインペラ４への作動油（作動流体）の流れを整流するステータ６と、変速機の入力軸ＩＳに固定されるダンパハブ（出力部材）７と、ダンパハブ７に接続されるダンパ機構８と、ダンパ機構８に連結される図示しないロックアップピストンを有する単板摩擦式のロックアップクラッチ９とを含む。

ポンプインペラ４とタービンランナ５とは、互いに対向し合い、両者の間には、ポンプインペラ４やタービンランナ５と同軸に回転するようにステータ６が配置される。ステータ６の回転方向は、ワンウェイクラッチ６０により一方向のみに設定される。これらのポンプインペラ４、タービンランナ５およびステータ６は、フロントカバー３とポンプインペラ４のポンプシェルとにより画成される流体伝動室（液体室）２の内部において作動油（流体）を循環させるトーラス（環状流路）を形成し、トルク増幅機能をもったトルクコンバータとして機能する。なお、発進装置１において、ステータ６やワンウェイクラッチ６０を省略し、ポンプインペラ４およびタービンランナ５を流体継手として機能させてもよい。

ダンパ機構８は、ロックアップクラッチ９のロックアップピストンに連結されて当該ロックアップピストンと一体回転可能な入力要素としてのドライブ部材８１と、複数の第１コイルスプリング（第１弾性体）ＳＰ１と、第１コイルスプリングＳＰ１を介してドライブ部材８１に連結される中間部材（中間要素）８２と、例えば第１コイルスプリングＳＰ１よりも高い剛性（バネ定数）を有すると共に第１コイルスプリングＳＰ１から発進装置１の径方向に離間して配置される複数の第２コイルスプリング（第２弾性体）ＳＰ２と、第２コイルスプリングＳＰ２を介して中間部材８２に連結されるドリブン部材（出力要素）８３とを有する。

ドライブ部材８１は、それぞれ対応する第１コイルスプリングＳＰ１の一端と当接する複数の当接部を有する。ドライブ部材８１の各当接部は、ダンパ機構８の取付状態において互いに隣り合う第１コイルスプリングＳＰ１の間で両者と当接する。中間部材８２は、それぞれ対応する第１コイルスプリングＳＰ１の他端と当接する複数の第１当接部と、それぞれ対応する第２コイルスプリングＳＰ２の端部と当接する複数の第２当接部とを有する。中間部材８２の各第１当接部は、ダンパ機構８の取付状態において互いに隣り合う第１コイルスプリングＳＰ１の間で両者と当接する。また、第２コイルスプリングＳＰ２は、ダンパ機構８の取付状態において中間部材８２の互いに隣り合う２つの第２当接部の間に配置され、当該２つの第２当接部の一方が第２コイルスプリングＳＰ２の一端と当接し、他方が第２コイルスプリングＳＰ２の他端と当接する。ドリブン部材８３は、それぞれ対応する第２コイルスプリングＳＰ２の端部と当接する複数の当接部を有し、ダンパハブ７に固定される。第２コイルスプリングＳＰ２は、ダンパ機構８の取付状態においてドリブン部材８３の互いに隣り合う２つの当接部の間に配置され、当該２つの当接部の一方が第２コイルスプリングＳＰ２の一端と当接し、他方が第２コイルスプリングＳＰ２の他端と当接する。

また、本実施形態の発進装置１では、ダンパ機構８の出力要素であるドリブン部材８３に複数の第３コイルスプリング（第３弾性体）ＳＰ３を介してタービンランナ５が連結されており、これら複数の第３コイルスプリングＳＰ３とタービンランナ５とは、ダイナミックダンパ２０を構成する。これにより、ロックアップクラッチ９の係合時（ロックアップ時）には、遠心振子式吸振装置１０とダイナミックダンパ２０との双方によりダンパ機構８全体の振動を良好に吸収することが可能となる。

ロックアップクラッチ９は、図示しない油圧制御装置からの油圧により動作するものであり、ダンパ機構８を介してフロントカバー（入力部材）３とダンパハブ７すなわち変速機の入力軸ＩＳとを連結するロックアップを実行すると共に当該ロックアップを解除することができる。ロックアップクラッチ９を構成する図示しないロックアップピストンは、例えばダンパハブ７により軸方向に移動自在かつ回転自在に支持される。また、ロックアップピストンの外周側かつフロントカバー３側の面には、環状の摩擦材が貼着され、上述のドライブ部材８１は、ロックアップピストンの外周部に連結される。なお、発進装置１は、単板摩擦式のロックアップクラッチ９の代わりに、多板摩擦式のロックアップクラッチを含むものとして構成されてもよい。

遠心振子式吸振装置１０は、図１に示すように、ダンパ機構８の回転要素であるドリブン部材８３に対して同軸に連結される（固定される）支持部材（フランジ）１１と、それぞれ支持部材１１により揺動自在に支持されると共に周方向に隣り合う複数（例えば３〜４個）の質量体１２とを含み、フロントカバー３とポンプインペラ４のポンプシェルとにより画成されて作動油を収容する流体伝動室２（液体室）の内部に配置される。そして、遠心振子式吸振装置１０は、支持部材１１の回転に伴って、作動油で満たされた流体伝動室２の内部で複数の質量体１２が当該支持部材１１に対して同方向に揺動することで、ダンパ機構８のドリブン部材８３に対して当該ドリブン部材８３の振動（共振）とは逆方向の位相を有する振動を付与する。これにより、フロントカバー３からダンパハブ７までの間で振動が遠心振子式吸振装置１０により吸収（減衰）される。

本実施形態において、支持部材１１には、１つの質量体１２に２つ（一対）ずつ対応するように図示しない複数の第１ガイド切欠部が形成されており、各質量体１２には、２つ（一対）の図示しない第２ガイド切欠部が形成されている。支持部材１１と各質量体１２とは、例えば、支持部材１１の第１ガイド切欠部の内周面を転動する第１ローラ（コロ）と各質量体１２の第２ガイド切欠部の内周面を転動する第２ローラ（コロ）とを一体化したガイドローラ（何れも図示省略）を介して互いに連結される。また、１つの質量体１２に対応した支持部材１１の一対の第１ガイド切欠部は、例えば、それぞれ支持部材１１の径方向外側に向けて凸となる曲線を軸線とする左右非対称あるいは左右対称の長穴として形成され、質量体１２の揺動中心線（ドリブン部材８３（支持部材１１）の回転中心（軸心）と振子支点とを含む直線）に関して対称に配置される。これに対して、各質量体１２の一対の第２ガイド切欠部は、例えば、支持部材１１の中心に向けて凸となる曲線を軸線とする左右非対称あるいは左右対称の長穴として形成され、質量体１２の揺動中心線に関して対称に配置される。

これにより、本実施形態の遠心振子式吸振装置１０では、上記ガイドローラが支持部材１１の第１ガイド切欠部と当該質量体１２の第２ガイド切欠部との双方によりガイドされることにより、支持部材１１の回転に伴い、各質量体１２を振子支点の周りに回動させると共に、揺動範囲内で振れるのに伴って当該質量体１２の重心の周りに回転させることができる。この結果、遠心振子式吸振装置１０によれば、質量体１２の振子支点周りの揺動のみならず、質量体１２の重心周りの回転モーメントをも利用して支持部材１１に伝達される振動を減衰することが可能となる。なお、第１ガイド切欠部は、１つの質量体１２に１つずつ対応するように支持部材１１に形成されてもよく、第２ガイド切欠部は、各質量体１２に１つずつ形成されてもよい。また、遠心振子式吸振装置は、支持部材１１として、１個の質量体を揺動自在に支持する２本のアーム部材を備えた、いわゆるバイファイラ（ｂｉｆｉｌａｒ）式の装置として構成されてもよい。

次に、図２から図８を参照しながら、遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数の設定方法について説明する。

図２に示すように、例えばエンジンからの動力により回転する上述のドリブン部材８３といった回転要素に連結（一体化）された支持部材１１と、支持部材１１に連結されて振子支点ＰＦ周りに揺動する質量体１２とを備える遠心振子式吸振装置１０の運動方程式は、一般に次式（１）のように表される。ただし、式（１）において、“ｍ”は、質量体１２ｘの質量であり、“Ｒ”は、回転要素および支持部材１１の回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離であり、“ｒ”は、振子支点ＰＦから質量体１２ｘの重心Ｇまでの距離であり、“ω”は、回転要素および支持部材１１の回転角速度であり、“θ”は、回転要素および支持部材１１の回転中心ＲＣ周りの回転角度であり、“φ”は、支持部材１１の回転に伴って振子支点ＰＦの周りに揺動する際の質量体１２（質量体１２の重心）の振れ角、すなわち振子支点ＰＦ周りの回転角度であり、“ｃ”は、定数である。

上記式（１）は、質量体１２の振れ角φが微小（φ＜＜１）であると仮定した場合、次式（２）の線型方程式に変形可能であり、式（２）より、質量体１２の揺動の周波数ｆを次式（３）のように表すことができる。そして、式（３）から質量体１２の振動次数ｑを次式（４）のように得ることができる。従って、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数を“ｑ_tag”とすれば、上記距離Ｒおよびｒを、例えばｑ_tag≒√（Ｒ／ｒ）を満たすように定めることで、遠心振子式吸振装置１０によりエンジンで発生する振動を減衰することができると考えられる。

質量体１２の振動次数ｑを示す式（４）は、上述のように、質量体１２の振れ角φ（振幅）が極めて小さいとみなして得られるものであるが、本発明者らは、遠心振子式吸振装置における当該質量体の振動次数の設定について鋭意研究を行った結果、回転要素および支持部材が回転中心周りに回転する際の遠心振子式吸振装置の質量体の振れ角は、無視し得ないほどに大きく、上述のように振れ角を極めて小さいものとして取り扱うことで質量体の振動次数を適正に設定し得なくなっていることが判明した。すなわち、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagと、上記式（４）から得られる質量体１２の振動次数ｑとに基づいて遠心振子式吸振装置１０の諸元を定めた場合、質量体１２の振れ角φが大きくなった際に、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagと質量体１２の振動次数ｑとにズレを生じてしまい、遠心振子式吸振装置１０によりエンジンで発生する振動を良好に減衰することができなくなってしまうおそれがある。これを踏まえて、本発明では、質量体１２の振動次数ｑを設定するに際して、当該質量体１２の振れ角φをも考慮することとした。

質量体１２が無視し得ない程度に振れると仮定した場合、上記式（１）は、微小項を無視すれば、次式（５）の非線形方程式に変形可能であり、式（５）より、質量体１２の揺動の周波数ｆを次式（６）のように表すことができる。更に、式（６）を次式（７）のように変形すれば、式（７）から質量体１２の振動次数ｑを次式（８）のように得ることができる。すなわち、式（８）の第２項における√（Ｒ／ｒ）以外の要素を次式（９）のように“ｋ”と置けば、振動次数ｑをｑ＝ｋ・√（Ｒ／ｒ）と表すことができる。ただし、式（６）〜（９）において、“φ_max”は、実験・解析により得られる質量体１２（質量体１２の重心）の最大振れ角（最大振幅時の振れ角）を示す。

上述のような式（８）に従って、遠心振子式吸振装置１０の質量体１２の振動次数ｑを、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagと、回転要素および支持部材１１の回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離Ｒと、振子支点ＰＦから質量体１２ｘの重心Ｇまでの距離ｒとを基に、上述の係数ｋを用いて質量体１２の振れ角φを考慮して定めれば、質量体１２の振動次数ｑをより適正に設定して遠心振子式吸振装置１０の吸振性能をより向上させることが可能となる。すなわち、式（８）に従って、質量体１２の最大振れ角φ_maxに応じて値Ｒ／ｒを定めることで、遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数ｑを、回転要素および支持部材１１が回転中心周りに回転する際の遠心振子式吸振装置１０の質量体１２の振れ角φを考慮したより適正なものとすることが可能となる。

また、回転要素および支持部材１１の回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離Ｒと、振子支点ＰＦから質量体１２ｘの重心Ｇまでの距離ｒとをそれぞれ一定の値とした場合、上記式（８）から得られる振動次数ｑは、図３に示すように、質量体１２の最大振れ角φ_maxが大きくなるにつれて非線形に小さくなる（漸減する）。すなわち、式（８）における係数ｋは、質量体１２の最大振れ角φ_maxが大きいほど、小さくなる。従って、質量体１２の最大振れ角φ_maxが大きいほど値Ｒ／ｒを大きくすることで、質量体１２の振動次数ｑを振れ角φを考慮したより適正なものとすることができる。

そして、遠心振子式吸振装置１０は、上記式（８）から得られる振動次数ｑが、
ｑ_tag−０．２≦ｑ≦ｑ_tag＋０．２ …（１０）
より好ましくは、
ｑ_tag−０．１≦ｑ≦ｑ_tag＋０．１ …（１１）
なる関係式を満たすように設計されるとよい。すなわち、上記距離Ｒ，ｒといったパラメータを上記式（１０）または（１１）を満たすように定めることで、製造公差等の影響をも考慮して質量体１２の振動次数ｑをより適正に設定することが可能となる。ただし、遠心振子式吸振装置１０は、式（８）から得られる振動次数ｑがエンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagと完全に一致するように設計されてもよく、振動次数ｑが次数ｑ_tagを中心とした狭い範囲（例えば、ｑ_tag±０．０５の範囲）内に含まれるように設計されてもよい。

ここで、上記式（８）に、質量体１２の理論上の最大振れ角φ_maxを代入した上で、ｋ・√（Ｒ／ｒ）＝ｑｔａｇを満たすように、距離Ｒ，ｒを定めた場合、振動レベルが低下することで、質量体１２の実際の振れ角φが最大振れ角φ_maxよりも小さくなると想定される。従って、式（８）を用いて遠心振子式吸振装置１０を設定する場合には、エンジンの回転数が振動レベルを最も低下させるべき回転数であるときの質量体１２の振れ角であるターゲット振れ角φ_tag（＜φ_max）を解析（パラメータスタディ）等により予め定めた上で、次式（８′）に示すように、最大振れ角φ_maxを当該ターゲット振れ角φ_tagで置き換え、ｋ・√（Ｒ／ｒ）＝ｑｔａｇを満たすように、距離Ｒ，ｒを定めるとよい。これにより、質量体１２の振れ角φがターゲット振れ角φ_tagであるときに質量体１２（遠心振子式吸振装置１０）の振動次数ｑがエンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagになるようにして、ターゲット振れ角φ_tagに対応したエンジン回転数での振動レベルを極めて良好に低下させることが可能となる。更に、ターゲット振れ角φ_tagは、３０°以上かつ７０°以下の範囲に含まれるように定められるとよい。

また、質量体１２の振れ角φがターゲット振れ角φ_tagであるときに振動次数ｑがエンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagになる場合、式（８′）に示す振れ角φを変数とした振動次数ｑの曲線は、図４に示すように、φ＝φ_tagであるときにｑ＝ｑ_tagとなるように全体に正側にオフセットされることになる。この場合、振れ角φがゼロ（φ＝０°）であるときの質量体１２（遠心振子式吸振装置１０）の振動次数を「有効次数ｑ_eff」とすれば、図４からわかるように、
ｑ_eff＝ｑ_tag＋｛ｑ_tag−ｋ・√（Ｒ／ｒ）｝
という関係式が得られ、かかる関係式では、“ｑ_tag−ｋ・√（Ｒ／ｒ）”を次数ｑ_tagに対する補正量Δｑ（正の値）とみなすことができる。すなわち、質量体１２の振れ角φがターゲット振れ角φ_tagであるときに振動次数ｑが次数ｑ_tagになるように設計された遠心振子式吸振装置１０は、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、質量体１２の振れ角φに依存する図３および図４に示すような振動次数ｑの非線形性に少なくとも関連した補正量Δｑだけ大きい有効次数ｑ_effを有することになる。そして、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも補正量Δｑだけ大きい有効次数ｑ_effを有する遠心振子式吸振装置１０では、図５において実線で示すように、質量体１２の振れ角φを考慮しないもの（φ＝０でｑ＝ｑ_tagとなるもの。図５における破線参照）に比べて、エンジンの回転数が低い領域における吸振性能を極めて良好に向上させることが可能となる。なお、有効次数ｑ_effは、振れ角φがゼロ（φ＝０°）であるときの質量体１２（遠心振子式吸振装置１０）の振動次数を示すものであるので、式（４）よりｑ_eff＝√（Ｒ／ｒ）であることとして遠心振子式吸振装置１０を設定してもよい。

上述のように、遠心振子式吸振装置１０では、ターゲット振れ角φ_tagから次式（９′）のように定められる係数ｋと、エンジンで発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagとに基づいて、質量体１２の振れ角φがターゲット振れ角φ_tagであるときに振動次数ｑが次数ｑ_tagになるように補正量Δｑが定められてもよい。この場合、式（８′）および（９′）における係数ｋは、質量体１２の最大振れ角φ_maxが大きいほど小さくなるので、補正量Δｑは、ターゲット振れ角φ_tagが大きいほど大きく定められるとよい。更に、補正量は、０．０５以上かつ０．２０以下の範囲内に含まれるように定められるとよい。そして、有効次数ｑ_effは、振れ角φがゼロ（φ＝０°）であるときの質量体１２（遠心振子式吸振装置１０）の振動次数を示すものであって、式（４）からわかるように、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離Ｒと、振子支点ＰＦから質量体１２の重心Ｇまでの距離ｒとに応じて変化する。従って、ｑ_eff＝√（Ｒ／ｒ）が成立するとみなして、距離Ｒおよび距離ｒを有効次数ｑ_effから定めてもよい。

一方、上述のような作動油を収容する流体伝動室２といった液体室の内部に配置される遠心振子式吸振装置１０において、作動油（液体）の存在下における質量体１２の揺動は、エンジンからの動力により回転するドリブン部材８３のような回転要素（および支持部材１１）の回転に伴って流体伝動室２内で発生する遠心油圧（遠心液圧）による力の影響を大きく受けることが判明している。従って、質量体１２の振動次数ｑの設定に際しては、以下に説明するように、支持部材１１等の回転に伴って流体伝動室２（液体室）内で発生する遠心油圧（遠心液圧）により質量体１２に作用する力を考慮するとよい。

ここで、ドリブン部材８３といった回転要素の回転に伴って、図６に示すような円弧状の質量体１２ｘが重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する際に当該質量体１２ｘに対して作用する遠心液圧による力を考える。図６に示す質量体１２ｘは、回転要素（支持部材）の回転中心ＲＣを中心とする円柱面状の外周面と、回転中心ＲＣを中心とする凹円柱面状の内周面と、それぞれ揺動中心線（図中一点鎖線参照）と平行をなす２つの側面と、一様な厚みを有するものである。このような質量体１２ｘに作用する遠心液圧による力Ｆｐは、回転中心ＲＣから質量体１２ｘの外周面までの距離（曲率半径）を“Ｒｏ”とし、回転中心ＲＣから質量体１２ｘの内周面までの距離（曲率半径）を“Ｒｉ”とし、質量体１２ｘの厚みを“ｔ”とし、質量体１２ｘの揺動中心線から左右の端部までの長さを“Ｌ”とし、回転要素の回転角速度を“ω”とし、作動油といった液体の密度を“ρ”としたときに、次式（１２）のように表される。

また、ドリブン部材８３といった回転要素が回転すると、質量体１２ｘには遠心力Ｆｃが作用するから、当該回転要素の回転に伴って質量体１２ｘが振子支点ＰＦの周りに揺動する際に当該質量体１２ｘに作用する力Ｆは、質量体１２ｘの質量を“ｍ”とし、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体１２ｘの重心Ｇまでの距離を“ｒ”としたときに、次式（１３）のように表される。そして、質量体１２ｘに作用する遠心液圧による力Ｆｐを回転角速度ωの二乗値で除すると共に更に質量ｍと距離ｒとの積で除して無次元化した値を次式（１４）のように“α”とすれば、質量体１２ｘに作用する力Ｆは、次式（１５）のように表される。

更に、支持部材１１の回転に伴って振子支点ＰＦの周りに揺動する際の質量体１２ｘ（質量体１２ｘの重心Ｇ）の振れ角、すなわち振子支点ＰＦ周りの回転角度を“φ”とすれば、質量体１２ｘを備える遠心振子式吸振装置の運動方程式は、次式（１６）のように表される。ただし、式（１６）の右辺の項は、質量体と回転する液体（作動油）との間の相対運動による粘性抵抗の影響を示す粘性項であり、“ｃ”は定数である。また、式（１６）の粘性項に適切なモデルを導入することで、当該粘性項を次式（１７）のように表すことが可能であり、式（１７）の関係を用いれば、式（１６）を次式（１８）のように変形することができる。ただし、式（１７）において、“μ”は、粘性係数であり、“κ”は、液体の粘度と質量体の揺動の周波数とから定まる係数であり、“Ａ”は、質量体１２ｘの表面積である。

そして、（１８）式から得られる質量体１２ｘの固有振動数に粘性項を示す無次元された値“β”を導入することにより、液体の存在下で重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する質量体１２ｘの振動次数ｑ_xを示す次式（１９）を得ることができる。ただし、本発明者らの研究によれば、作動油といった液体の存在下における質量体の揺動に対する粘性抵抗の影響は極めて小さいことが判明している。従って、式（１９）における“β”を無視することができることから、液体の存在下で重心周りに回転することなく振子支点ＰＦの周りに揺動する質量体１２ｘの振動次数ｑ_xは、次式（２０）のように表すことができる。この結果、質量体１２の振れ角φと、支持部材１１等の回転に伴って流体伝動室２（液体室）内で発生する遠心油圧（遠心液圧）により質量体１２に作用する力との双方を考慮した場合、質量体１２の振動次数ｑを次式（２１）のように得ることができる。ただし、式（２１）における“ｋ”は、上記式（９）または式（９′）に従って定められるものである。

なお、質量体に作用する遠心液圧による力Ｆｐを回転角速度ωの二乗値で除すると共に更に質量ｍと距離Ｒとの積で除して値αを得るに際して、質量体の形状が上述の質量体１２ｘのように比較的単純なものである場合には、遠心液圧により質量体に作用する力Ｆｐを、液体の密度ρと、質量体の外周面と内周面との面積差とを用いて定めることで、力Ｆｐを容易かつ精度よく得ることが可能となる。また、質量体の形状が複雑なものである場合には、当該質量体の形状を考慮した数値計算を行って力Ｆｐを求めればよい。

また、遠心振子式吸振装置１０において、質量体１２は、振子支点ＰＦの周りに揺動すると共に重心Ｇの周りに回転するように支持部材１１に連結されるが、この種の遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数ｑは、当該質量体１２の運動を、いわゆるコロ式の遠心振子式吸振装置における質量体の運動として取り扱うことにより、以下に説明するようにして設定することができる。

コロ式の遠心振子式吸振装置は、図７に示すように、上記遠心振子式吸振装置１０の支持部材１１に相当する部材に形成されたガイド切欠部１１０（図７の例では、円形の開口）と、ガイド切欠部１１０の内周面（図７の例では、凹円周面）であるガイド面１１１を転動するコロ（ローラ）１２０とを含むものである。図７に示すようなコロ式の遠心振子式吸振装置において、質量体としてのコロ１２０は、重心Ｇ（軸心）の周りに回転しながら曲面状のガイド面１１１を転動する。従って、コロ式の遠心振子式吸振装置におけるコロの運動は、当該コロの重心周りの回転を伴わないガイド面に沿った並進運動（滑動）と、コロの重心周りの回転運動とに分けられ、重心周りに回転せずに振子支点周りにのみ揺動するコロの運動に、コロの重心周りの回転運動を付加したものとして取り扱うことができる。

ここで、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数は、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体の重心Ｇまでの距離を“ｒ”としたときに、√（Ｒ／ｒ）と簡易的に表されるのは上述のとおりである。これに対して、コロ式の遠心振子式吸振装置におけるコロ１２０の振動次数は、√［（２・Ｒ）／（３・ｒ）］と簡易的に表されることが知られているが、本発明者らは、√［（２・Ｒ）／（３・ｒ）］と√（Ｒ／ｒ）との差（減少分）に着目した。

そして、本発明者らは、ガイド面１１１に沿ったコロ１２０の並進運動が振子支点ＰＦの周りにおける質量体の揺動に相当するものであることを踏まえて、両者の差〔√［（２・Ｒ）／（３・ｒ）−√（Ｒ／ｒ）〕が、コロ１２０の重心Ｇ周りの回転運動、具体的には、コロ１２０の半径ｒ_rと振子支点ＰＦからコロ１２０の重心Ｇまでの距離ｒとの比（ｒ／ｒ_r）の二乗に比例するコロ１２０の重心Ｇ周りの回転による慣性モーメントに起因して生じると評価し、次式（２２）を導出した。ただし、式（２２）における“ｑ_r”は、コロ１２０の振動次数を示し、“ｍ_r”は、コロ１２０の質量を示し、“Ｉ_r”は、コロ１２０の慣性モーメントを示し、“ｍ・ｒ²”は、コロ１２０の並進による慣性モーメントを示し、“Ｉ_r・（ｒ／ｒ_r）²”は、コロ１２０の回転による慣性モーメントを示す。本発明者らは、解析等による検証を経て、上述のような評価が極めて妥当なものであり、振子支点周りに揺動すると共に重心周りに回転するように支持部材に連結される質量体を備えた遠心振子式吸振装置における当該質量体の運動は、形式（構造）に関わらず、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体の運動に、質量体の重心周りの回転運動を付加したものとして取り扱い得ることを確認した。

一方、コロ１２０が揺動中心で静止していたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔａから、コロ１２０が揺動範囲の片側へと振れたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔｂまでのガイド面１１１に沿った距離ｄ１は、振子支点ＰＦからコロ１２０の重心Ｇまでの距離ｒと当該コロ１２０の半径ｒ_rとの和（ｒ＋ｒ_r）と、コロ１２０（重心Ｇ）の振子支点ＰＦ周りの回転角度φとから、ｄ１＝（ｒ＋ｒ_r）・φと表される。また、コロ１２０が揺動中心で静止していたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔａから、コロ１２０が揺動範囲の片側へと振れたときのガイド面１１１とコロ１２０との接線ｔｂまでのコロ１２０の外周面に沿った距離ｄ２は、コロ１２０の並進および重心Ｇ周りの回転により、コロ１２０の振子支点ＰＦ周りの回転角度φと重心Ｇ周りの回転角度θとの和（φ＋θ）と、コロの半径ｒ_rとから、ｄ２＝ｒ_r・（φ＋θ）と表される。そして、コロ１２０がガイド面１１１を滑ることなく転動すれば、距離ｄ１と距離ｄ２とは一致し（ｄ１＝ｄ２）、θ／φ＝ｒ／ｒ_rという関係が成立するから、この関係を利用すれば、コロ１２０の半径ｒ_rと振子支点ＰＦからコロ１２０の重心Ｇまでの距離ｒとの比（ｒ／ｒ_r）を、コロ１２０の振子支点ＰＦ周りの回転角度φと重心周りの回転角度θとの比（θ／φ）に置き換えることができる。これにより、コロ１２０の重心Ｇ周りの回転による慣性モーメント（Ｉ_r・（ｒ／ｒ_r）²）は、コロ１２０の振子支点ＰＦ周りの回転角度φと重心周りの回転角度θとの比（θ／φ）を用いて、Ｉ_r・（θ／φ）²と表すことができる。

従って、振子支点ＰＦ周りに揺動すると共に重心Ｇ周りに回転するように支持部材１１に連結される質量体１２を備えた遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数ｑは、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体の振動次数を基に、質量体の重心周りの回転運動（回転による慣性モーメント）、すなわち質量体の振子支点周りの回転角度と重心周りの回転角度とを更に考慮して定めることができる。具体的には、遠心振子式吸振装置１０が流体伝動室２のような液体を収容する液体室内に配置されない場合（乾式の場合）、振動次数を“ｑ_z”とし、質量体１２の質量を“ｍ”とし、回転中心ＲＣから振子支点ＰＦまでの距離を“Ｒ”とし、振子支点ＰＦから質量体１２の重心Ｇまでの距離を“ｒ”とし、質量体１２（質量体１２の重心）の振れ角、すなわち振子支点ＰＦ周りの回転角度を“φ”とし、質量体１２の重心Ｇ周りの回転角度を“θ”とし（図８参照）、質量体の慣性モーメントを“Ｉ”としたときに、次式（２３）を用いて振動次数ｑ_zを定めることができる。この結果、流体伝動室２のような液体を収容する液体室内に配置されない遠心振子式吸振装置１０では、質量体１２の振れ角φを考慮した場合、当該質量体１２の振動次数ｑを次式（２４）のように得ることができる。ただし、式（２４）における“ｋ”も、上記式（９）または式（９′）に従って定められるものである。

更に、作動油（液体）を収容する流体伝動室２（液体室）内に配置される遠心振子式吸振装置１０における質量体１２の振動次数ｑを定める際には、上記式（２１）と同様にして、回転要素としてのドリブン部材８３の回転に伴って流体伝動室２で発生する遠心液圧により質量体１２に作用する力を考慮すればよい。すなわち、式（２４）に遠心液圧により質量体１２に作用する力を示す値αを導入するには、重心周りに回転することなく振子支点周りに揺動する質量体を備えた遠心振子式吸振装置における質量体の振動次数を示す簡易式ｑ＝√（Ｒ／ｒ）と上記（２０）式との関係を考慮して、式（２４）の最右辺における“Ｒ／ｒ”を“（Ｒ／ｒ−α）”で置き換えればよい。従って、作動油を収容する流体伝動室２内に配置される湿式の遠心振子式吸振装置１０では、次式（２５）から振動次数ｑを定めることができる。そして、遠心振子式吸振装置１０は、上記式（２１）、式（２４）あるいは式（２５）から得られる振動次数ｑが、上記式（１０）または式（１１）の関係式を満たすように設計されるとよい。

なお、遠心振子式吸振装置１０により減衰すべき振動の次数ｑ_tagは、基本的に、遠心振子式吸振装置１０が連結されるエンジンの気筒数に応じたものとなり、例えば、３気筒エンジンの場合、ｑ_tag＝１．５、４気筒エンジンの場合、ｑ_tag＝２（図３参照）となる。ただし、減衰すべき振動の次数ｑ_tagは、エンジンの気筒数に応じたものに限られず、ダンパ機構やロックアップクラッチ等の使用態様や特性等を考慮して、エンジンの気筒数に応じた値を若干増減させた値とされてもよい。更に、遠心振子式吸振装置１０等における振動次数の設定に際しては、式（８）、式（２１）、式（２４）あるいは式（２５）から得られる値を仮の次数とした上で、当該仮の次数をシミュレーションや実験の結果等に基づいて増減する（オフセットする）ことにより最終的な振動次数を得てもよい。また、例えば乾式タイプの発進装置では、ポンプインペラ、タービンランナ、ステータ等を含む流体伝動装置が省略されてもよい。更に、ダイナミックダンパは、専用の質量体であってもよく、ダンパ機構の中間部材（中間要素）やドライブ部材（入力要素）に連結されてもよく、発進装置から省略されてもよい。また、遠心振子式吸振装置１０が連結される回転要素は、ダンパ機構のドリブン部材（出力要素）に限られず、ダンパ機構の中間部材やドライブ部材（入力要素）であってもよく、駆動装置に機械的に連結されて回転する回転部材であれば、ダンパ機構を構成する回転要素以外の変速機内の回転部材（回転軸）等であってもよい。

以上説明したように、本発明による遠心振子式吸振装置は、駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、前記支持部材に連結されて振子支点周りに揺動する質量体とを備える遠心振子式吸振装置において、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、前記質量体の振れ角φに依存する前記遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように設計されていることを特徴とする。

すなわち、振子支点周りに揺動する質量体を含む遠心振子式吸振装置（質量体）の振動次数は、一般に、回転要素の回転中心から振子支点までの距離を“Ｒ”とし、振子支点から質量体の重心までの距離を“ｒ”としたときに、ｑ＝√（Ｒ／ｒ）と簡易的に表されることが知られている。ただし、このような振動次数を示す簡易式は、質量体の振れ角（振子支点周りの回転角度すなわち振幅）が極めて小さいとみなして得られるものである。そして、本発明者らが遠心振子式吸振装置について鋭意研究を行った結果、回転要素および支持部材が回転中心周りに回転する際の遠心振子式吸振装置の質量体の振れ角は無視し得ないほどに大きく、上述のように振れ角を極めて小さいものとして取り扱うことで振動次数を適正に設定し得なくなっていることが判明した。従って、質量体の振れ角を考慮して、駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、質量体の振れ角φに依存する遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように遠心振子式吸振装置を設計すれば、振動次数をより適正に設定して遠心振子式吸振装置の吸振性能をより向上させることが可能となる。

また、前記遠心振子式吸振装置の前記次数は、前記質量体の前記振れ角φが大きくなるほど非線形に小さくなってもよく、前記補正量は、前記質量体の前記振れ角φが予め定められたターゲット振れ角φ_tagであるときに、前記遠心振子式吸振装置の前記次数が前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagになるように定められてもよい。これにより、ターゲット振れ角φ_tagに対応した回転数での振動レベルを極めて良好に低下させることが可能となる。

更に、前記補正量は、前記ターゲット振れ角φ_tagが大きいほど大きく定められてもよい。

また、前記補正量は、０．０５以上かつ０．２０以下の範囲内に含まれるように定められてもよい。

更に、前記ターゲット振れ角φ_tagは、３０°以上かつ７０°以下の範囲に含まれるように定められてもよい。

また、前記遠心振子式吸振装置の前記次数は、前記回転要素の前記回転中心から前記振子支点までの距離Ｒと、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離ｒとに応じて変化してもよく、前記遠心振子式吸振装置の前記距離Ｒおよび前記距離ｒは、前記有効次数ｑ_effに基づいて定められてもよい。

更に、前記遠心振子式吸振装置の前記次数は、少なくとも、上記式（９′）に従って定められる係数ｋと、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離Ｒと、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離ｒとから定められてもよい。

本発明による遠心振子式吸振装置の次数設定方法は、駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、前記支持部材に連結されて振子支点周りに揺動する質量体とを備える遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、前記質量体の振れ角φに依存する前記遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように該遠心振子式吸振装置を設計することを特徴とする。

この方法のように、質量体の振れ角を考慮して、駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、質量体の振れ角φに依存する遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように遠心振子式吸振装置を設計すれば、振動次数をより適正に設定して遠心振子式吸振装置の吸振性能をより向上させることが可能となる。

そして、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本発明は、遠心振子式吸振装置の製造産業において利用可能である。

Claims (8)

1. 駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、前記支持部材に連結されて振子支点周りに揺動する質量体とを備える遠心振子式吸振装置において、
   前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、前記質量体の振れ角φに依存する前記遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように設計されていることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
2. 請求項１に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記遠心振子式吸振装置の前記次数は、前記質量体の前記振れ角φが大きくなるほど非線形に小さくなり、
   前記補正量は、前記質量体の前記振れ角φが予め定められたターゲット振れ角φ_tagであるときに、前記遠心振子式吸振装置の前記次数が前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagになるように定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
3. 請求項１または２に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記補正量は、前記ターゲット振れ角φ_tagが大きいほど大きく定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記補正量は、０．０５以上かつ０．２０以下の範囲内に含まれるように定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記ターゲット振れ角φ_tagは、３０°以上かつ７０°以下の範囲に含まれるように定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記遠心振子式吸振装置の前記次数は、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離Ｒと、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離ｒとに応じて変化するものであり、
   前記遠心振子式吸振装置の前記距離Ｒおよび前記距離ｒは、前記有効次数ｑ_effに基づいて定められることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の遠心振子式吸振装置において、
   前記遠心振子式吸振装置の前記次数は、少なくとも、次式に従って定められる係数ｋと、前記回転要素の回転中心から前記振子支点までの距離Ｒと、前記振子支点から前記質量体の重心までの距離ｒとから定まることを特徴とする遠心振子式吸振装置。
   

   
8. 駆動装置からの動力により回転する回転要素に連結される支持部材と、前記支持部材に連結されて振子支点周りに揺動する質量体とを備える遠心振子式吸振装置の次数設定方法において、
   前記駆動装置で発生する減衰すべき振動の次数ｑ_tagよりも、前記質量体の振れ角φに依存する前記遠心振子式吸振装置の次数の非線形性に少なくとも関連した補正量だけ大きい有効次数ｑ_effを有するように該遠心振子式吸振装置を設計することを特徴とする次数設定方法。

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