JP6380097B2 - 車両用振動低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載され、転動体の往復動によって捩り振動を低減する装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置は、エンジンの出力軸に、弾性部材の弾性力によってトルク変動を低減するように構成された弾性式振動低減機構が連結され、その弾性式振動低減機構に転動体の往復動によってトルク変動を低減するように構成された振子式の振動低減機構が連結され、その振子式の振動低減機構に予め定めた大きさのトルクより大きいトルクの伝達を遮断するように構成されたトルクリミッタ機構を連結して構成されている。上記のトルクリミッタ機構の出力側に変速機が連結されている。

また、特許文献２には、転動マスの往復動によってトルク変動を低減するように構成されたダイナミックダンパが記載されている。この特許文献２に記載された構成では、エンジンのクランクシャフトにおけるクランクアームの両側部分のうち１箇所もしくは複数箇所にダイナミックダンパが取り付けられる。

国際公開第２０１２／１２４０１４号 特開２００１−１５３１８５号公報

特許文献１や特許文献２に記載された構成では、トルク変動の位相に対して反対の位相で転動体や転動マスが往復動することによりトルク変動が低減される。しかしながら、特許文献１に記載された構成では、トルクリミッタ機構が作動する前と作動した後とで、クランクシャフトの回転角度に対するクランクシャフトの円周方向での各転動体の配置が変化してしまうと、トルク変動の位相に対して反対の位相で転動体が往復動しにくくなり、制振性能が低下してしまう可能性がある。また、気筒数が少ないエンジンほどトルクの変動が大きくなる傾向があるため、上述したトルク変動の位相と転動体の往復動の位相とのずれによる制振性能の低下の影響は、気筒数が少ないエンジンほど顕著になる。特許文献２に記載された構成では、クランクシャフトの回転角度に対するクランクシャフトの円周方向での各転動マスの取り付け位置によっては、トルク変動の位相に対して反対の位相で転動体や転動マスが往復動しにくくなり、制振性能が低下してしまう可能性がある。

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、トルク変動によって往復動しやすいように転動体を配置して制振性能を向上させた車両用振動低減装置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、この発明は、シリンダ内を往復動するピストンにクランクシャフトが連結されかつそのクランクシャフトが１回転する間に１回燃焼するように構成されたエンジンの前記クランクシャフトに弾性体の弾性力によって前記トルクの変動を低減するように構成された弾性式振動低減機構が連結され、その弾性式振動低減機構に複数の転動体の往復動によって前記トルクの変動を低減するように構成された振子式振動低減機構が連結されている車両用振動低減装置において、前記振子式振動低減機構は、当該振子式振動低減機構の出力側に配置された変速機の入力軸と一体となって回転するように、前記入力軸に取り付けられた回転体を備え、前記回転体は、板厚方向に貫通して形成されていて、前記転動体がそれぞれ配置される複数のガイド孔を有し、かつ、前記複数のガイド孔は、前記ピストンが上死点に配置されている状態で、複数の前記転動体のうち前記トルクの変動によって前記転動体に生じる慣性力の作用方向と重力方向との間の角度が９０度以内である前記転動体の数が、前記角度が９０度より大きい前記転動体の数より多くなるように、前記回転体に形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、エンジンのピストンが上死点にある場合、転動体に生じる慣性力の作用方向と重力などの外力の作用方向との間の角度が９０度以内である転動体の数が、前記角度より大きい角度の転動体の数より多くなるように、振子式振動低減機構に転動体が設けられる。つまり、転動体にトルク変動が入力された際に、慣性力と外力との合力によって転動体が振れやすいようになっている。また、滑りを伴ってトルクを伝達する装置を介さないでエンジンに振子式振動低減機構が直接連結されているため、クランクシャフトの回転角度に対してその円周方向で予め定めた位置に転動体を設けることができる。そのため、トルク変動の位相と転動体の往復動の位相とのずれを抑制できる。それらの結果、振子式振動低減機構の制振性能が向上し、これにより装置全体としての制振性能が向上する。

この発明に係る車両用振動低減装置の一例を示す断面図である。 この発明における振子式振動低減機構の一例を示す図である。 （ａ）は２つのピストンのうち一方のピストンが膨張行程での上死点にある場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体の各転動体に生じる慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。 （ａ）は、図３の（ａ）に示すクランクシャフトが９０度回転した場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体の各転動体に生じる慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。 （ａ）は、図４に示すクランクシャフトが９０度回転した場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体の各転動体に生じる慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。 （ａ）は、図５に示すクランクシャフトが９０度回転した場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体の各転動体に生じる慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。 この発明における振子式振動低減機構の他の例を示す図である。

（実施例１）
図１は、この発明に係る車両用振動低減装置の一例を示す断面図であり、符号１はエンジンであって、そのエンジン１は、クランクシャフト２が１回転する間に燃料の燃焼を１回行うように構成されている。図１には、一例として２気筒の４サイクルエンジン１を示してある。そのエンジン１は、２つのシリンダ３とそれらのシリンダ３内を往復動するピストン４とを備え、ピストン４がシリンダ３内を２往復する間に、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を行うように構成されている。このエンジン１では、２つのピストン４が同時に上死点に到達し、一方のピストン４ａが圧縮行程での上死点となり、かつ他方のピストン４ｂが排気行程での上死点となる。また、２つのピストン４が同時に下死点に到達し、一方のピストン４ａが膨張行程での下死点となり、かつ他方のピストン４ｂが吸気行程での下死点となる。それらのピストン４ａ，４ｂはコネクティングロッド５を介してクランクシャフト２に連結されている。なお、上記のエンジン１は、クランクシャフト２が１回転する間に燃料の燃焼を１回行うように構成されていればよく、したがって、２気筒の２サイクルエンジンや１気筒の２サイクルエンジンであってもよい。

上記のクランクシャフト２に、コイルバネ６の弾性力によってエンジン１から伝達されるトルクの変動を低減するトーショナルダンパ７が連結されている。そのトーショナルダンパ７の基本的な構成は従来知られているトーショナルダンパと同様であって、クランクシャフト２に連結される駆動側部材８と、この駆動側部材８にコイルバネ６を介して連結された従動側部材９とを備え、駆動側部材８と従動側部材９とが相対回転することによりコイルバネ６を圧縮し、そのコイルバネ６の弾性力によってトルクの変動を低減するようになっている。なお、このトーショナルダンパ７がこの発明における弾性式振動低減機構に相当している。

上記の従動側部材９に図示しない変速機の入力軸１０が連結されている。その入力軸１０の外周部に、この発明に係る振子式振動低減機構１１の回転体１２が一体となって回転するように取り付けられている。図２は、この発明に係る振子式振動低減機構の一例を示す図である。この振子式振動低減機構１１は、転動体１３の往復動によって伝達されるトルクの変動を低減するように構成されており、その転動体１３が上記の回転体１２に保持されている。この回転体１２は円盤状の部材であって、回転体１２の回転中心から半径方向に外れた箇所に、円周方向に長いガイド孔１４が回転体１２を板厚方向に貫通して３つ形成されている。図２に示す例では、それら３つのガイド孔１４のうち第１ガイド孔１４ａおよび第３ガイド孔１４ｃが図２の上下方向で回転体１２の回転中心軸線より上側に形成され、第２ガイド孔１４ｂが図２の上下方向で回転体１２の回転中心軸線より下側に形成されている。つまり、３つのうち２つのガイド孔１４ａ，１４ｃが回転体１２における一方の側に偏って形成されている。

各ガイド孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃの内部に転動体１３がそれぞれ配置されている。その転動体１３は、ガイド孔１４からその軸線方向に抜け出ないように、断面形状が「Ｈ」形に形成されている。具体的には、円盤状もしくは円柱状の本体部１３ａの両端部に、当該本体部１３ａの外径より大きい外径の円盤状のフランジ部１３ｂ，１３ｃが設けられていて、それらのフランジ部１３ｂ，１３ｃが回転体１２の側面に引っ掛かるようになっている。上記の転動体１３は、回転体１２が回転した場合に遠心力によってガイド孔１４の内面のうち回転体１２の半径方向で外側の内面に押し付けられ、その内面に沿って転動する。以下の説明では、このガイド孔１４の内面のうち回転体１２の半径方向で外側の内面をガイド面１５と記す。

そして、入力軸１０に上記構成の回転体１２を取り付ける。この場合に、例えば、第２ガイド孔１４ｂを図１や図２の上下方向で回転体１２の下側に配置し、かつ、２つのピストン４を上死点に配置する。要は、トルク変動が各転動体１３に入力された際に、それらの転動体１３が振れやすいように入力軸１０に回転体１２を取り付ける。

次に、上記構成の車両用振動低減装置の作用について説明する。図３の（ａ）は２つのピストン４のうち一方のピストン４ａが膨張行程での上死点にある場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、図３の（ｂ）は回転体１２の各転動体１３に生じる慣性力の作用方向および例えば重力などの外力の作用方向を説明するための図である。図３の（ａ）に示すように、各ピストン４ａ，４ｂが上死点に配置されており、この状態で一方のシリンダ３ａで燃料の燃焼が生じると、上死点から下死点に向けて各ピストン４ａ，４ｂが共に下降する。これらのピストン４ａ，４ｂの往復動がコネクティングロッド５を介してクランクシャフト２の回転運動に変化されて回転体１２が回転する。この回転体１２の回転方向を図３に符号ｄｒで示してある。

このようにして回転体１２が回転すると、遠心力によって転動体１３はガイド孔１４のうち回転体１２の回転中心から最も遠い箇所に移動させられる。また、燃料が燃焼することによってトルクが変動すると、各転動体１３は慣性力によってガイド孔１４の内部でガイド面１５に押し付けられた状態で往復動する。具体的には、第１ガイド孔１４ａに配置された転動体１３は、図３の（ｂ）に示すように、トルク変動が入力された際に、回転体１２の回転方向ｄｒとは反対方向にガイド面１５に沿って転動する。第１ガイド孔１４ａに配置された転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ１と、重力などの外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ１は９０度以内となっている。また、第２ガイド孔１４ｂに配置された転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ２と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ２も９０度以内となっている。一方、第３ガイド孔１４ｃに配置された転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ３と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ３は９０度より大きい角度となっている。

このように上記構成の装置では、トルク変動が入力された際に、第１ガイド孔１４ａや第２ガイド孔１４ｂに配置された各転動体１３は、第３ガイド孔１４ｃに配置された転動体１３と比較して、慣性力と外力との合力によって振れやすくなっている。その結果、装置全体としての制振性能が向上する。

図４の（ａ）は、図３の（ａ）に示すクランクシャフト２が９０度回転した場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体１２の各転動体１３に生じる慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。２つのピストン４ａ，４ｂは、図４の（ａ）に示すように、共に下死点に向けて下降している。各ピストン４ａ，４ｂの下降に伴ってクランクシャフト２が回転し、図４の（ｂ）に示す例では、９０度回転している。このクランクシャフト２の回転に伴って回転体１２も９０度回転している。各転動体１３は、図４の（ｂ）に示す例では、回転体１２の回転方向と同一方向にガイド面１５に沿って転動している。第１ガイド孔１４ａの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ１と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ１は９０度以内となっている。また、第３ガイド孔１４ｃの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ３と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ３も９０度以内となっている。一方、第２ガイド孔１４ｂの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ２と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ２は９０度より大きくなっている。この場合、第１ガイド孔１４ａおよび第３ガイド孔１４ｃに配置された各転動体１３は、第２ガイド孔１４ｂに配置された転動体１３に比較して慣性力と外力との合力によって回転体１２の回転方向と同一方向に振れやすくなっている。

図５の（ａ）は、図４に示すクランクシャフト２が９０度回転した場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体１２の各転動体１３に生じる慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。２つのピストン４ａ，４ｂは図５の（ａ）に示すように、共に下死点に到達している。各ピストン４ａ，４ｂの下降に伴ってクランクシャフト２が回転し、このクランクシャフト２の回転に伴って回転体１２も９０度回転している。図５の（ｂ）に示す例では、各転動体１３は、回転体１２の回転方向とは反対方向にガイド面１５に沿って転動している。第１ガイド孔１４ａの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ１と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ１は９０度より大きくなっている。また、第２ガイド孔１４ｂの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ２と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ２は９０度以内となっている。これと同様に、第３ガイド孔１４ｃの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ３と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ３も９０度以内となっている。この場合、第２ガイド孔１４ｂおよび第３ガイド孔１４ｃに配置された各転動体１３は、第１ガイド孔１４ａに配置された転動体１３と比較して、慣性力と外力との合力によって回転体１２の回転方向とは反対方向に振れやすくなっている。

図６の（ａ）は、図５に示すクランクシャフト２が９０度回転した場合における車両用振動低減装置の一例の断面図であり、（ｂ）は回転体１２の各転動体１３に作用する慣性力の作用方向および外力の作用方向を説明するための図である。２つのピストン４ａ，４ｂは共に上死点に向けて上昇している。各ピストン４ａ，４ｂの上降に伴ってクランクシャフト２が回転し、このクランクシャフト２の回転に伴って回転体１２も９０度回転している。図６の（ｂ）に示す例では、各転動体１３は、回転体１２の回転方向と同一方向にガイド面１５に沿って転動している。第１ガイド孔１４ａの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ１と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ１は９０度より大きくなっている。第２ガイド孔１４ｂの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ２と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ２は９０度以内となっている。これと同様に、第３ガイド孔１４ｃの転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉ３と外力の作用方向ｄｇとの間の角度θ３も９０度以内となっている。この場合、第２ガイド孔１４ｂおよび第３ガイド孔１４ｃに配置された各転動体１３は、第１ガイド孔１４ａに配置された転動体１３と比較して、慣性力と外力との合力によって回転体１２の回転方向と同一方向に振れやすくなっている。

そして、図６の（ａ）に示すクランクシャフト２が９０度回転すると、各ピストン４ａ，４ｂが更に上昇して再び上死点に到達する。この場合、他方のピストン４ｂが圧縮行程での上死点となる。また、回転体１２における各ガイド孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、図３の（ｂ）に示す例と同様に配置される。そのため、他方のシリンダ３ｂ内で燃料の燃焼が生じた際にすなわちトルク変動が各転動体１３に入力された際に、第１ガイド孔１４ａおよび第２ガイド孔１４ｂに配置された各転動体１３は、上述したように、慣性力と外力との合力によって振れやすくなる。

このように上記構成の車両用振動低減装置では、回転体１２における一方の側に偏ってガイド孔１４が形成され、その回転体１２が入力軸１０に取り付けられている。また入力軸１０に回転体１２を取り付ける場合に、上述したように、第２ガイド孔１４ｂを図１や図２の上下方向で回転体１２の下側に配置し、かつ、２つのピストン４を上死点に配置する。そのため、トルク変動が生じた際に、転動体１３に生じる慣性力の作用方向ｄｉと外力の作用方向ｄｇとの間の角度θが９０度以内である転動体１３の数が、前記角度θが９０度より大きい転動体１３の数より多くなる。これは、クランクシャフト２が１回転して他方のシリンダ４ｂで燃料の燃焼が生じた場合も同様に生じる。つまり、トルク変動が各転動体１３に入力された際に全体として転動体１３が振れやすくなっている。これにより振子式振動低減機構１１の制振性能が向上して装置全体としての制振性能が向上する。

（実施例２）
図７は、この発明に係る振子式振動低減機構の他の例を示す図であり、ここに示す例は、一組の転動体１３を回転体１２に偏って保持した例である。具体的には、回転体１２の半径方向で内側に、前記半径方向の幅が狭くまた円周方向の長さが短い内側ガイド孔１６が形成されている。この内側ガイド孔１６より前記半径方向で外側に、内側ガイド孔１６より前記半径方向の幅が広くまた円周方向の長さが長い外側ガイド孔１７が形成されている。そして、内側ガイド孔１６内に、その半径方向での幅より若干小さい外径の内側転動体１８が配置され、これと同様に、外側ガイド孔１７内に外側転動体１９が配置されている。各転動体１８，１９は、上述したように、断面形状が「Ｈ」形の転動体であってよい。各ガイド孔１６，１７の内面のうち回転体１２の半径方向で外側の内面がそれぞれガイド面２０，２１となっている。そして、上記構成の回転体１２を入力軸１０の外周部に取り付ける。この場合に、各ガイド孔１６，１７を、例えば、図７での右側に配置しかつ２つのピストン４を上死点に配置する。こうすることにより、図７に示す構成の車両用振動低減装置であっても、エンジン１でトルク変動が生じ、そのトルク変動が各転動体１８，１９に入力された際に、各転動体１８，１９が慣性力と重力などの外力との合力によって振れやすくなる。したがって、上述した図２に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。

１…回転体、 ２…クランクシャフト、 ４…ピストン、 ７…弾性式振動低減機構（トーショナルダンパ）、 １１…振子式振動低減機構、 １３…転動体、 ｄｉ１，ｄｉ２，ｄｉ３…転動体に生じる慣性力の作用方向、 ｄｇ…転動体に作用する重力の作用方向、 θ１，θ２，θ３…転動体に生じる慣性力の作用方向と重力の作用方向とによって形成される角度。

Claims (1)

1. シリンダ内を往復動するピストンにクランクシャフトが連結されかつそのクランクシャフトが１回転する間に１回燃焼するように構成されたエンジンの前記クランクシャフトに弾性体の弾性力によって前記トルクの変動を低減するように構成された弾性式振動低減機構が連結され、その弾性式振動低減機構に複数の転動体の往復動によって前記トルクの変動を低減するように構成された振子式振動低減機構が連結されている車両用振動低減装置において、
   前記振子式振動低減機構は、当該振子式振動低減機構の出力側に配置された変速機の入力軸と一体となって回転するように、前記入力軸に取り付けられた回転体を備え、
   前記回転体は、板厚方向に貫通して形成されていて、前記転動体がそれぞれ配置される複数のガイド孔を有し、かつ、
   前記複数のガイド孔は、前記ピストンが上死点に配置されている状態で、複数の前記転動体のうち前記トルクの変動によって前記転動体に生じる慣性力の作用方向と重力方向との間の角度が９０度以内である前記転動体の数が、前記角度が９０度より大きい前記転動体の数より多くなるように、前記回転体に形成されている
   ことを特徴とする車両用振動低減装置。

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