JPH11325186A - 内燃機関の振動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのロール振動を低減する装置におい
て、所望のエンジン運転領域でロール振動が大幅に低減
されるようにする。 【解決手段】 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１３，１４ｂ，１７と、駆動力伝達
機構により回転させられて慣性力を生じる副フライホイ
ール１８とを備えて、クランクシャフト１２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
関の振動低減装置において、駆動力伝達機構から副フラ
イホイール１８までの回転振動系の振動モードとクラン
クシャフト１２の回転に伴な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、
クランクシャフト１２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した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１
１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１
４ａ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２
１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（（３０００／６
０）×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５
１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１
１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６
２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６
５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７
４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７
７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２５
Ｈｚ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８
２ａ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８
４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８
１ｂ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８
１ｃ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２５
Ｈｚ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８１
ｂ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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。