JPWO2013118293A1 - 捩り振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

質量体が往復運動するためのスペースを確保でき、しかも制振性能を向上させることができる捩り振動減衰装置を提供する。
質量体３が２本の支持ピン５Ｒ，５Ｌによって回転体２に取り付けられた捩り振動減衰装置１において、回転体２における各支持ピン５Ｒ，５Ｌに対応する位置に形成され、支持ピン５Ｒ，５Ｌが挿入される２つの第１中空部４と、質量体３のうち第１中空部４に対向する位置に形成され、支持ピン５Ｒ，５Ｌが挿入される２つの第２中空部７とを備え、第１中空部４の内周縁のうち回転体２の半径方向で外側がガイド面６Ｒ，６Ｌとされ、第２中空部７の内周縁のうち回転体２の半径方向で内側が取り付け面８Ｒ，８Ｌとされ、ガイド面６Ｒ，６Ｌ、取り付け面８Ｒ，８Ｌは凹曲面として形成され、ガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心Ｏ_１同士の距離Ｄ_１が取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心Ｏ_２同士の距離Ｄ_２よりも短い。

Description

この発明は、クランクシャフトや動力伝達軸などの回転体の捩り振動を減衰するための装置に関し、特に捩り振動によって往復運動する質量体が回転体に取り付けられ、その質量体の往復運動により、回転体の捩り振動を減衰するように構成された装置に関するものである。

駆動力源で発生させたトルクを伝達するための駆動軸などの回転体は、入力されるトルク自体の変動や回転体に連結されている機器を駆動するためのトルクの変動などが要因となって振動が生じる場合がある。このようなトルクの変動は回転体に対して捩り振動として作用する。このような回転体の捩り振動を減衰するための装置が開発されている。その一例が特表２０１１−５０４９８７号公報や特表２０１１−５０４９８６号公報に記載されている。

これらの公報に記載された動吸振器は、捩り振動を受ける回転体に、捩り振動によって往復運動する質量体が揺動できるように２本の支持ピンによって取り付けられている。各支持ピンは、回転体に形成されたガイド孔と、質量体のうち上述したガイド孔に対向する位置に形成された取り付け孔とに挿入されている。ガイド孔の内周縁のうち回転体の回転中心に対して半径方向で外側に位置する面がガイド面とされ、取り付け孔の内周縁のうち回転体の回転中心に対して半径方向で内側に位置する面が取り付け面とされている。各ガイド面および各取り付け面は一定曲率の凹曲面として形成され、また、各ガイド面の曲率中心同士の距離と、各取り付け面の曲率中心同士の距離とが同じ長さになっている。そして、質量体が回転体と共に回転して遠心力が作用することにより質量体が回転体の外周側に押されると、ガイド面と取り付け面とによって支持ピンを挟み付けた状態で質量体が回転体に取り付けられた状態となる。そして、回転体の捩り振動によって質量体に円周方向の慣性力が生じると、ガイド面および取り付け面上を支持ピンが転動し、質量体が往復運動する。

また上記の動吸振器では、回転体の捩り振動によって質量体が往復運動する場合、一方の支持ピンとこれに接触する一方のガイド面との接触点を通る接線に対して、他方の支持ピンとこれに接触する他方のガイド面との接触点を通る接線が常に平行になる。すなわち、各ガイド面を転動する支持ピンの回転軸線同士を結んだ直線、および、質量体に形成された２つの取り付け面の曲率中心同士を結んだ直線が、見かけ上、回転体に対して平行移動する。そのため、上記の動吸振器においては、質量体の振幅が大きい場合、質量体の一部が回転体の外周縁よりも外側に突き出てしまう可能性がある。そのため、質量体が周囲の部材と干渉しないように回転体の外周側に大きなスペースを確保しなければならず、その結果、装置が大型化する可能性がある。これに対して、このようなスペースを確保することに替えて、ストッパなどによって質量体の振幅を強制的に抑えるとすれば、装置の大型化を回避することができるものの、質量体の往復運動次数が変化してしまい、所期の振動減衰性能を得られなくなる可能性がある。これに加えて、部品点数が増加することにより工数や製造コストが増大する可能性がある。一方、質量体が回転体の外周縁よりも外側に突き出ないようにするために、質量体を小さくすることも考えられるが、このようにすると質量体の質量が不足して振動減衰性能が低下する可能性がある。

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り、制振性能を損なうことなく、質量体の回転体からの突出を抑制でき、ひいては装置の小型化を図ることができる捩り振動減衰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、トルクを受けて回転する回転体の回転中心に対して半径方向で外周側に、前記回転体が回転することによって遠心力が生じかつ前記回転体が捩り振動することによって振子運動させられる質量体が、前記回転体の円周方向に互いに離隔した２本の支持ピンによって前記回転体に対して揺動するように取り付けられた捩り振動減衰装置において、前記回転体の外周部における前記各支持ピンのそれぞれに対応する位置に形成されかつ前記支持ピンが挿入される２つの第１中空部と、前記質量体のうち前記各第１中空部に対向する位置に形成されかつ前記支持ピンが挿入される２つの第２中空部とを備え、前記各第１中空部の内周縁のうち前記回転体の回転中心に対して半径方向で外側に前記支持ピンが転動するガイド面が形成され、前記各第２中空部の内周縁のうち前記回転体の回転中心に対して半径方向で内側に前記質量体が前記遠心力によって前記回転体の外周側に向けた荷重を受けた場合に、前記支持ピンを前記ガイド面との間に挟み込みかつ前記支持ピンが転動する取り付け面が形成され、前記各ガイド面および各取り付け面は、前記支持ピンを内側に抱え込むように凹曲面として形成され、前記ガイド面の曲率中心同士の距離が前記取り付け面の曲率中心同士の距離よりも短くなるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記各ガイド面は一定曲率の凹曲面、もしくは、前記質量体が往復運動している場合に、一方の前記支持ピンが接触している一方の前記ガイド面における曲率と、他方の前記支持ピンが接触している他方の前記ガイド面における曲率とが異なる凹曲面として形成されていてよい。また、前記各取り付け面は一定曲率の凹曲面、もしくは、前記質量体が振動している場合に、一方の前記支持ピンが接触している一方の前記取り付け面における曲率と、他方の前記支持ピンが接触している他方の前記取り付け面における曲率とが異なる凹曲面として形成されていてよい。

また、この発明では、流体継手のケーシングの内部に、前記回転体および質量体を収容した構成とすることができる。

さらに、この発明では、前記質量体の往復運動の支点と前記質量体の重心との間の距離に対する前記回転体の回転中心と前記質量体の往復運動の支点との間の距離の比が、「１」もしくは「４」のいずれかに設定されていてよい。

この発明によれば、ガイド面および取り付け面に支持ピンが挟み付けられた状態で回転体に捩り振動が生じた場合、質量体は回転体の円周方向に沿って往復運動させられる。上述した質量体の往復運動は以下のように説明することができる。この発明では、各支持ピンが接触している各ガイド面における曲率中心同士の距離が、各支持ピンが接触している各取り付け面における曲率中心同士の距離よりも短くなっている。そのために、例えば、質量体が回転体の円周方向で一方の側に振れた場合、一方の側の支持ピンと回転体の回転中心との間の距離が、他方の側の支持ピンと回転体の回転中心との間の距離よりも短くなる。すなわち、一方の側の支持ピンが、他方の側の支持ピンに比較して回転体の回転中心に向けて巻き込まれるように一方の側のガイド面上を転動する。このような一方の側の支持ピンの変位と、他方の側の支持ピンの変位の差異は、質量体が他方の側に振れた場合も同様である。言い換えれば、２本の支持ピンの回転軸線同士を結んだ直線、および、各取り付け面の曲率中心同士を結んだ直線が回転体の回転中心に対して回転するように、質量体が往復運動する。このようにこの発明によれば、質量体を回転体の円周方向に沿って往復運動させることができることにより、質量体の振幅が大きい場合であっても質量体の一部が回転体の外周縁よりも外側に突き出ることを抑制することができる。すなわち、この発明によれば、質量体の振幅が大きい場合であってもその振幅を維持することができるため、所期の振動減衰性能を得ることができる。また、質量体の質量を減じないために、質量体の質量が小さいことによる振動減衰性能の低下を防止もしくは抑制することができる。

また、この発明における回転体および質量体をオイルに浸漬し、オイル中で質量体が往復運動するように構成すれば、回転体が伝達しているトルクの急変などにより各支持ピンと各ガイド面とが衝突したり、各支持ピンと各取り付け面とが衝突することがあるとしても、その衝撃をオイルによって低減することができる。そのため、上述したような衝突による振動や異音を防止もしくは抑制することができる。

さらに、この発明では、前記質量体の往復運動の支点と前記質量体の重心との間の距離に対する前記回転体の回転中心と前記質量体の往復運動の支点との間の距離の比を「１」に設定した場合、二気筒を使用してトルクを発生させているエンジンの出力軸およびその出力軸に動力伝達可能に接続された回転軸の捩り振動を減衰させることができる。一方、前記した比を「４」に設定した場合、四気筒を使用してトルクを発生させているエンジンの出力軸およびその出力軸に動力伝達可能に接続された回転軸の捩り振動を減衰させることができる。

この発明に係る捩り振動減衰装置の一例の一部を拡大して示す図であって、回転体に対して揺動するように取り付けた質量体に遠心力が作用しかつ回転体の円周方向への力が質量体に作用していない状態を示す図である。 図１に示す状態の捩り振動減衰装置の断面図を模式的に示す図である。 ニュートラル位置において、各接触点Ｃ_１，Ｃ_２に作用する質量体の荷重の大きさを説明するための図である。 図１に示す捩り振動減衰装置において、回転体の円周方向で一方の側に質量体が振れている状態を模式的に示す図である。 図１に示す捩り振動減衰装置の質量体が往復運動している状態を模式的に示す図である。 回転体の円周方向に複数の質量体を取り付けた状態を模式的に示す図である。 図１に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した例を模式的に示す図である。 図７に示す質量体が往復運動している状態を模式的に示す図である。 図１に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した他の例を模式的に示す図である。 図１に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した更に他の例を模式的に示す図である。 図７に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した例を模式的に示す図である。 図９に示す捩り振動減衰装置の構成の一部を変更した例を模式的に示す図である。 この発明に係る捩り振動減衰装置を流体継手に内蔵した例を模式的に示す図である。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１は、この発明に係る捩り振動減衰装置１の一例の一部を拡大して示す図であって、回転体２に対して揺動できるように取り付けた質量体３に遠心力が作用しかつ回転体２の円周方向への力が質量体３に作用していない状態を模式的に示している。回転体２は一例として円板状の部材であって、図示しないエンジンの出力軸や変速機の入力軸などの回転軸と一体に回転するように構成されている。回転体２の外周側に、図１に示す例では、一対の第１中空部４Ｒ，４Ｌが円周方向に予め定めた間隔を空けて形成されている。各第１中空部４Ｒ，４Ｌは一例として中空の円筒形状に形成されている。各第１中空部４Ｒ，４Ｌの曲率中心と、回転体２の回転中心Ｏ_０との距離は予め定めた距離に設定されている。

各第１中空部４Ｒ，４Ｌの中空部分に支持ピン５Ｒ，５Ｌがそれぞれ挿入されている。支持ピン５Ｒ，５Ｌは一例として円柱形状に形成されており、その外径は第１中空部４Ｒ，４Ｌの開口幅よりも小さく形成されている。各第１中空部４Ｒ，４Ｌの内周縁のうち回転体２の回転中心Ｏ_０に対して半径方向で外周側の内壁面が、支持ピン５Ｒ，５Ｌが転動するガイド面６Ｒ，６Ｌとされている。各ガイド面６Ｒ，６Ｌは、図１に示す例では、一定曲率の円弧面として形成されている。これらのガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心Ｏ_１は、回転体２の回転中心Ｏ_０に対して半径方向で外側に外れた予め定めた箇所であり、図１に示す例では、上述した第１中空部４Ｒ，４Ｌの曲率中心と一致している。なお、例えばガイド面６Ｒ，６Ｌは、ガイド面６Ｒ，６Ｌを転動している支持ピン５Ｒ，５Ｌが特定の時点において接触している面における曲率中心、すなわち瞬間中心が連続的に変化しているサイクロイド面として形成することもできる。ガイド面６Ｒ，６Ｌがサイクロイド面であったとしても、その曲率中心は回転体２の回転中心Ｏ_０に対して半径方向で外側に外れた予め定めた箇所である。なお、各支持ピン５Ｒ，５Ｌは後述する取り付け面８Ｒ，８Ｌ上を転動するようにも構成されている。

質量体３は、一例として扇状に湾曲した形状に形成されている。図１において、質量体３の外周縁のうち回転体２の半径方向で最も外側の部分が、回転体２の外周縁とほぼ同じ位置、もしくは、回転体２の外周縁よりも回転体２の半径方向で内側に位置するように構成されている。質量体３における各第１中空部４Ｒ，４Ｌのそれぞれに対向する位置に第２中空部７Ｒ，７Ｌがそれぞれ形成されている。第２中空部７Ｒ，７Ｌの中空部分に上記の支持ピン５Ｒ，５Ｌが挿入されている。すなわち、支持ピン５Ｒ，５Ｌは第１および第２中空部４Ｒ，４Ｌ，７Ｒ，７Ｌに亘って挿入されている。これらの第２中空部７Ｒ，７Ｌの中空部分は支持ピン５Ｒ，５Ｌの外径よりも大きな開口幅を有している。各第２中空部７Ｒ，７Ｌの内周縁のうち回転体２の回転中心Ｏ_０に対して半径方向で内周側の内壁面が、支持ピン５Ｒ，５Ｌが転動する取り付け面８Ｒ，８Ｌとされている。各取り付け面８Ｒ，８Ｌは一定曲率の円弧面として形成されている。各取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心Ｏ_２は回転体２の回転中心Ｏ_０に対して半径方向で外側に外れた予め定めた箇所である。取り付け面８Ｒ，８Ｌは、上述したようなサイクロイド面として形成してもよい。取り付け面８Ｒ，８Ｌがサイクロイド面であったとしても、その曲率中心は回転体２の回転中心Ｏ_０に対して半径方向で外側に外れた予め定めた箇所である。

各ガイド面６Ｒ，６Ｌおよび各取り付け面８Ｒ，８Ｌは、図１に示すように、互いに対向する凹曲面として形成されている。これらのガイド面６Ｒ，６Ｌと取り付け面８Ｒ，８Ｌとの相対的な位置について説明すると、前者のガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心Ｏ_１同士を結んだ直線Ｌ１の長さ、すなわちそれらの曲率中心Ｏ_１同士の距離（間隔）Ｄ_１が、後者の取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心Ｏ_２同士を結んだ直線Ｌ_２の長さ、すなわちそれらの曲率中心Ｏ_２同士の距離（間隔）Ｄ_２に比較して短くなっている。なお、詳細は図示しないが、第２中空部７Ｒ，７Ｌに挿入した支持ピン５Ｒ，５Ｌが抜け出ないようにするために、第２中空部７Ｒ，７Ｌにおける回転体２とは反対側に開口している部分をカバー部材によって閉じるように構成してもよい。また、支持ピン５Ｒ，５Ｌの両端部に第２中空部７Ｒ，７Ｌの開口幅よりも大きな外径のフランジを取り付けることにより、支持ピン５Ｒ，５Ｌが第２中空部７Ｒ，７Ｌから抜け出ないように構成してもよい。

図２に、図１に示す状態の捩り振動減衰装置１の断面図を模式的に示してある。回転体２の両側に質量体３がそれぞれ設けられている。各第１中空部４Ｒ，４Ｌは、例えば回転体２を貫通して形成され、各第２中空部７Ｒ，７Ｌは、質量体３を貫通して形成されている。遠心力が作用した場合に、図２に示すように、ガイド面６Ｒと取り付け面８Ｒとによって支持ピン５Ｒを挟み付け、かつ、ガイド面６Ｌと取り付け面８Ｌとによって支持ピン５Ｌを挟み付けた状態で質量体３が回転体２に取り付けられた状態となる。そのため、回転体２の両側に質量体３が取り付けられている部分においては、予め定めた間隔を空けて三枚の板材を平行に配列させた状態となっている。

つぎに上述した構成の捩り振動減衰装置１の作用について説明する。回転体２が回転し始めた場合、質量体３は回転体２と共に回転する。その結果、質量体３には遠心力が生じ、その遠心力によって質量体３には回転体２の半径方向で外側に向けた荷重が生じる。その荷重が重力よりも大きくなることにより、質量体３は回転体２の半径方向で外側に移動させられる。そして、回転体２の円周方向に向けた力が質量体３に作用していない場合に、もしくは、質量体３に作用する円周方向の力が質量体３を挟んで釣り合っている場合に、質量体３が回転体２の回転中心Ｏ_０から最も離れた状態となり、質量体３と回転体２との位置関係は、図１に示すような状態となる。このような状態では、各支持ピン５Ｒ，５Ｌはガイド面６Ｒ，６Ｌと取り付け面８Ｒ，８Ｌとにより挟み付けられた状態となっている。図１に示す状態における質量体３の位置を以下の説明ではニュートラル位置と記すことがある。ニュートラル位置では、図１に示すように、支持ピン５Ｒの回転軸線と回転体２の回転中心Ｏ_０とを結んだ直線Ｌ_３の長さ、すなわちそれらの間の距離Ｄ_３と、支持ピン５Ｌの回転軸線と回転体２の回転中心Ｏ_０とを結んだ直線Ｌ_４の長さ、すなわちそれらの間の距離Ｄ_４とが同じになっている。また回転体２の回転中心Ｏ_０と、質量体３の重心Ｇと、質量体３の往復運動の支点Ｐとが同一線上に並ぶ。なお、図１には、支持ピン５Ｒとガイド面６Ｒとの接触点Ｃ_１を通る接線Ｌ_５と、支持ピン５Ｌとガイド面６Ｌとの接触点Ｃ_２を通る接線Ｌ_６とを記してある。

なお、ニュートラル位置においては、回転体の回転に伴って質量体３で生じる遠心力Ｆは図３に示すように、半径方向で外側に作用する。また、接触点Ｃ_１と接触点Ｃ_２とには、質量体３の遠心力Ｆがそれぞれ等しく作用する。すなわち、各接触点Ｃ_１，Ｃ_２に作用する荷重ｆは、上記の遠心力Ｆの半分（ｆ＝Ｆ／２）となる。各接触点Ｃ_１，Ｃ_２における遠心力Ｆに起因する荷重ｆの作用方向と、各接触点における法線方向とは、図３に示すように、所定の角度をもっているのでその法線方向の荷重、すなわち接触圧は荷重ｆよりも小さくなる。すなわち、各接触点Ｃ_１，Ｃ_２における面圧を低下させることができ、ひいては装置の耐久性を向上させることができる。

回転体２に捩り振動が作用すると、回転体２と一体の回転軸に対し、回転軸を捩るように力が作用する。すなわち、回転体２に角加速度が生じることに伴って質量体３に慣性力が作用する。回転体２の円周方向で一方の側に質量体３が振れている状態を図４に模式的に示してある。質量体３がニュートラル位置から図４の右側に外れると、支持ピン５Ｒは図４において右下に向けてガイド面６Ｒ上を転動する。すなわち、支持ピン５Ｒは回転体２の回転中心Ｏ_０に近づくようにガイド面６Ｒ上を転動する。このように支持ピン５Ｒが転動した場合における支持ピン５Ｒと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_３の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_３は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも短くなる。これに対して、支持ピン５Ｌは図４において右上に向けてガイド面６Ｌを転動する。すなわち、支持ピン５Ｌは回転体２の回転中心Ｏ_０から離れるようにガイド面６Ｌを転動する。そのため、このように支持ピン５Ｌが転動した場合における支持ピン５Ｌと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_４の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_４は、ニュートラル位置での距離Ｄ_４よりも長くなる。

上述したように質量体３が往復運動した状態では、質量体３の右側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体３が回転する。そのため、図４に示すように、質量体３は、回転体２の円周方向に沿ってその回転中心Ｏ_０側に向けて巻き込まれるように移動する。なお、詳細は図示しないが、質量体３がニュートラル位置から左側に外れる場合も、同様の原理により、質量体３の左側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体３が回転する。質量体３が往復運動している状態を模式的に示したのが図５である。なお、このようにして質量体３が回転体２に円周方向に往復運動を行うことによって回転体２とは別の振動系が形成される。

したがって、上述した構成の捩り振動減衰装置１によれば、質量体３を回転体２の円周方向に沿って往復運動させることができる。例えば質量体３の往復運動次数ｎを「１」に設定したことにより、質量体３の振幅が大きい場合であっても質量体３の一部が回転体２の外周縁よりも外側に突き出ることを抑制することができる。そのため、回転体２の円周方向にスペースを特には確保する必要がなく、捩り振動減衰装置１を小型化することができる。また、質量体の質量を減じる必要がないので質量体３の振幅が大きい場合であっても所期の振動減衰性能を得ることができる。また、この発明によれば、例えば図６に示すように、複数の質量体３を回転体２の円周方向に取り付けたとしても、隣り合う質量体３同士が回転体２の円周方向に同じように振動するため、隣り合う質量体３同士が衝突しにくくなっている。すなわち、質量体３の往復振動が規制されないので、複数の質量体３を回転体２に取り付けたとしても、所期の振動減衰性能を得ることができる。質量体３は２つの支持ピン５Ｒ，５Ｌによって回転体２に取り付けられているため、質量体３の荷重を受ける箇所を２箇所に分散させることができる。その結果、１つの支持ピンによって質量体３を回転体２に取り付ける場合に比較して捩り振動減衰装置１の耐久性を向上させることができる。

ここで、質量体３の往復運動の支点Ｐと質量体３の重心Ｇまでの距離、すなわち振子の腕の長さをｌとし、支点Ｐと回転体２の回転中心Ｏ_０との距離をｒとした場合、質量体３の往復運動次数ｎは下記式によって計算される。
ｎ＝（ｒ／ｌ）^１／２
質量体３の往復運動次数ｎを回転体２の捩り振動の次数に合わせることにより質量体３の往復運動によって回転体２の捩り振動を減衰することができる。例えば、４気筒エンジンの場合、減衰すべき捩り振動の次数は「２」であり、そのため、上述した式において、振子の腕の長さｌに対する距離ｒの比を「４」に設定することにより、質量体３の往復運動次数ｎが「２」となる。一方、例えば、２気筒エンジンの場合、減衰すべき捩り振動の次数は「１」であり、振子の腕の長さｌに対する距離ｒの比を「２」に設定することにより、質量体３の往復運動次数ｎが「１」となる。このように、トルクを発生させるエンジンの気筒数が少ないほど、質量体３の往復運動次数ｎを小さくする。質量体３の往復運動次数ｎが小さい場合、距離ｒに対する振子の腕の長さｌが長くなるために、質量体３の振幅は大きくなる。

図７に、図１に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した例を模式的に示してある。ここに示す例は、ガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率を取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率よりも小さく形成した例である。各ガイド面６Ｒ，６Ｌは一定曲率の円弧面として形成されており、各第１中空部４Ｒ，４Ｌはそれらの曲率半径を半径として形成されている。図７に示す例では、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの一部が互いに重なり合っており、そのため、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの中空部分は連結されている。図７に示す取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率は図１に示す取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率と同じに形成されている。図７に示す例においても、ニュートラル位置におけるガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心Ｏ_１同士の距離Ｄ_１が、取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心Ｏ_２の距離Ｄ２よりも短くなるように設計されている。また、ニュートラル位置では、図７に示すように、支持ピン５Ｒの回転軸線と回転体２の回転中心Ｏ_０とを結んだ直線Ｌ_３の長さ、すなわちそれらの間の距離Ｄ_３と、支持ピン５Ｌの回転軸線と回転体２の回転中心Ｏ_０とを結んだ直線Ｌ_４の長さ、すなわちそれらの間の距離Ｄ_４とが同じになっている。

そして、回転体２に捩り振動が作用すると、例えば質量体３がニュートラル位置から図７の右側に外れると、支持ピン５Ｒはガイド面６Ｒに沿って図７における右下に向けて転動して支持ピン５Ｒは回転体２の回転中心Ｏ_０に近づく。そのため、このように支持ピン５Ｒが転動した場合における支持ピン５Ｒと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_３の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_３は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも短くなる。これに対して、支持ピン５Ｌはガイド面６Ｌに沿って図７における右上に向けて転動する。その結果、支持ピン５Ｌは回転体２の回転中心Ｏ_０から離れるため、このように支持ピン５Ｌが転動した場合における支持ピン５Ｌと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_４の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_４は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも長くなる。それらの結果、質量体３の右側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転するために、質量体３は、回転体２の円周方向に沿ってその回転中心Ｏ_０側に向けて巻き込まれるように移動する。なお、質量体３がニュートラル位置から左側に外れる場合も、同様の原理により、質量体３の左側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転する。したがって、図７に示す例においても、このようにして質量体３を回転体２の円周方向に沿って往復運動させることができる。図７に示す質量体３が往復運動している状態を模式的に示したのが図８である。

図９に、図１に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した他の例を模式的に示してある。ここに示す例は、第２中空部７Ｒ，７Ｌを扇状に形成するとともに、取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率をガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率よりも大きく形成した例である。また、ガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率は図１に示すガイド面６Ｒ，６Ｌと同じ曲率を有する一定曲率の円弧面として形成されており、各第１中空部４Ｒ，４Ｌはそれらの曲率半径を半径として形成されている。また、図９に示すように、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの一部が互いに重なり合っており、そのため、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの中空部分は連結されている。図９に示す例においても、ニュートラル位置におけるガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心Ｏ_１同士の距離Ｄ_１が、取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心Ｏ_２の距離Ｄ_２よりも短くなるように設計されている。また、ニュートラル位置における支持ピン５Ｒの回転軸線と回転体２の回転中心Ｏ_０とを結んだ直線Ｌ_３の長さ、すなわちそれらの間の距離Ｄ_３と、支持ピン５Ｌの回転軸線と回転体２の回転中心Ｏ_０とを結んだ直線Ｌ_４の長さ、すなわちそれらの間の距離Ｄ_４とが同じ長さになっている。

そして、回転体２に捩り振動が作用すると、例えば質量体３がニュートラル位置から図９の右側に外れると、支持ピン５Ｒはガイド面６Ｒに沿って図９における右下に向けて転動する。その結果、支持ピン５Ｒは回転体２の回転中心Ｏ_０に近づくため、このように支持ピン５Ｒが転動した場合における支持ピン５Ｒと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_３の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_３は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも短くなる。これに対して、支持ピン５Ｌはガイド面６Ｌに沿って図９における右上に向けて転動する。その結果、支持ピン５Ｌは回転体２の回転中心Ｏ_０から離れるため、このように支持ピン５Ｌが転動した場合における支持ピン５Ｌと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_４の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_４は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも長くなる。それらの結果、質量体３の右側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転するために、質量体３は、回転体２の円周方向に沿ってその回転中心Ｏ_０側に向けて巻き込まれるように移動する。なお、質量体３がニュートラル位置から左側に外れる場合も、同様の原理により、質量体３の左側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転する。したがって、図９に示す例においても、質量体３を回転体２の円周方向に沿って往復運動させることができる。

図１０に、図１に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した更に他の例を模式的に示してある。ここに示す例は、第１中空部４Ｒ，４Ｌに、図１に示すガイド面６Ｒ，６Ｌと同じ曲率のガイド面６Ｒ，６Ｌを形成するとともに第１中空部４Ｒ，４Ｌにおいて支持ピン５が運動可能なスペースを縮小した例である。加えて、第２中空部７Ｒ，７Ｌに、図１に示す取り付け面８Ｒ，８Ｌと同じ曲率の取り付け面８Ｒ，８Ｌを形成するとともに第２中空部７Ｒ，７Ｌにおいて支持ピン５が運動可能なスペースを縮小した例である。第１中空部４Ｒ，４Ｌは、図１０に示すように、扇状に湾曲した形状に形成されている。その中空部分の幅は支持ピン５の外径と同じか、僅かに大きく形成されている。その第１中空部４Ｒ，４Ｌの内周縁のうち回転体２の半径方向で外側の面がガイド面６Ｒ，６Ｌとされている。また、図１０に示す例では、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの一部が互いに重なり合っており、そのため、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの中空部分は連結されている。第２中空部７Ｒ，７Ｌは、図１０に示すように、第１中空部４Ｒ，４Ｌと対称に形成されており、その中空部分の幅は支持ピン５の外径と同じか、僅かに大きく形成されている。その第２中空部７Ｒ，７Ｌ２の内周縁のうち回転体２の半径方向で内側の面が取り付け面８Ｒ，８Ｌとされている。すなわち、図１０に示す例においては、上記のように第１中空部４Ｒ，４Ｌおよび第２中空部７Ｒ，７Ｌの形状を変更した以外は、図１に示す例とほぼ同じに構成されている。

したがって、図１０に示す例においては、図１に示す構成の捩り振動減衰装置１による効果に加えて、支持ピン５Ｒ，５Ｌの自由な運動が制限されるために、例えば図１０の上下方向に回転体２が振動させられたとしても、その上下方向の振動によって支持ピン５Ｒ，５Ｌが第１中空部４Ｒ，４Ｌの内壁面や第２中空部７Ｒ，７Ｌの内壁面に衝突することを抑制することができる。また、支持ピン５Ｒ，５Ｌが第１中空部４Ｒ，４Ｌの内壁面や第２中空部７Ｒ，７Ｌの内壁面に衝突することがあったとしても、これらのスペースは限られているために、衝突による振動や異音の発生を小さくすることができる。さらに、第２中空部７Ｒ，７Ｌのスペースを減少させることにより、質量体３の質量を大きくできるために、振動減衰性能を向上させることができる。

図１１に、図７に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した例を模式的に示してある。ここに示す例は、図７に示すガイド面６Ｒ，６Ｌを、その曲率が連続的に変化していくサイクロイド面として形成した例である。図１１に示す例では、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの一部が互いに重なり合っており、そのため、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの中空部分は連結されている。図１１に示す例において、ニュートラル位置における各支持ピン５Ｒ，５Ｌが接触しているガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心（すなわち瞬間中心）Ｏ_１同士の距離Ｄ_１が、取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心Ｏ_２の距離Ｄ２よりも短くなるように設計されている。回転体２に捩り振動が作用すると、例えば質量体３がニュートラル位置から図１１の右側に外れると、支持ピン５Ｒはガイド面６Ｒに沿って転動する。図１１に示すガイド面６Ｒ，６Ｌの内壁面における左右の両端部側の曲率は、ガイド面６Ｒ，６Ｌの上下側の曲率よりも大きく形成されている。そのため、質量体３がニュートラル位置から図１１の右側に外れるほど、支持ピン５Ｒが転動するガイド面６Ｒの曲率が大きくなっていく。すなわち、支持ピン５Ｒは次第に回転体２の回転中心Ｏ_０に近づくため、図１１に示す例においても、このように支持ピン５Ｒが転動した場合における支持ピン５Ｒと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_３の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_３は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも短くなる。これに対して、支持ピン５Ｌが転動するガイド面６Ｌの曲率は次第に小さくなっていく。そのため、このように支持ピン５Ｌが転動した場合における支持ピン５Ｌと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_４の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_４は、ニュートラル位置での距離Ｄ_４よりも長くなる。それらの結果、質量体３の右側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転するために、質量体３は、回転体２の円周方向に沿ってその回転中心Ｏ_０側に向けて巻き込まれるように移動する。なお、質量体３がニュートラル位置から左側に外れる場合も、同様の原理により、質量体３の左側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転する。したがって、図１１に示す例においても、質量体３を回転体２の円周方向に沿って往復運動させることができる。

図１２に、図９に示す捩り振動減衰装置１の構成の一部を変更した例を模式的に示してある。ここに示す例は、図９に示す取り付け面８Ｒ，８Ｌを、その曲率が連続的に変化していくサイクロイド面として形成した例である。図１２に示す例では、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの一部が互いに重なり合っており、そのため、各第１中空部４Ｒ，４Ｌの中空部分は連結されている。図１２に示す例において、ニュートラル位置におけるガイド面６Ｒ，６Ｌの曲率中心Ｏ_１同士の距離Ｄ_１が、各支持ピン５Ｒ，５Ｌが接触している取り付け面８Ｒ，８Ｌの曲率中心（すなわち瞬間中心）Ｏ_２の距離Ｄ２よりも短くなるように設計されている。回転体２に捩り振動が作用すると、例えば質量体３がニュートラル位置から図１２の右側に外れると、支持ピン５Ｒはガイド面６Ｒに沿って図１２における右下に向けて転動する。すなわち、支持ピン５Ｒは回転体２の回転中心Ｏ_０に近づくため、図１２に示す例においても、このように支持ピン５Ｒが転動した場合における支持ピン５Ｒと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_３の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_３は、ニュートラル位置での距離Ｄ_３よりも短くなる。これに対して、支持ピン５Ｌはガイド面６Ｌに沿って図１３における右上に向けて転動する。すなわち、支持ピン５Ｌは回転体２の回転中心Ｏ_０から離れるため、このように支持ピン５Ｌが転動した場合における支持ピン５Ｌと回転中心Ｏ_０とを結んだ直線ｌ_４の長さ、すなわちこれらの間の距離ｄ_４は、ニュートラル位置での距離Ｄ_４よりも短くなる。それらの結果、質量体３の右側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転するために、質量体３は、回転体２の円周方向に沿ってその回転中心Ｏ_０側に向けて巻き込まれるように移動する。なお、質量体３がニュートラル位置から左側に外れる場合も、同様の原理により、質量体３の左側の部分が回転体２の回転中心Ｏ_０側に向くように質量体５が回転する。したがって、図１２に示す例においても、質量体３を回転体２の円周方向に沿って往復運動させることができる。

ところで、この発明に係る捩り振動減衰装置１は、捩り振動が入力される各種の回転体に用いてその捩り振動を減衰することができる。その一例として流体継手に内蔵した例を図１３に示してある。ここに示す例は、トルクコンバータ９に、この発明に係る捩り振動減衰装置１を内蔵した例であり、そのトルクコンバータ９は従来車両に広く搭載されているロックアップクラッチ１０付きのトルクコンバータと同様の構成を備えている。すなわち、入力側の部材であるポンプインペラ１１は、環状に配列されたポンプブレードをポンプシェルの内面に取り付けて構成されており、そのポンプインペラ１１に対向してタービンランナ１２が配置されている。このタービンランナ１２は、ポンプインペラ１１とほぼ対称となる形状を有するものであって、環状をなすシェルの内面に、環状に配列した多数のタービンブレードを固定して構成されている。したがって、これらポンプインペラ１１とタービンランナ１２とは同一軸線上で対向して配置されている。

ポンプシェルの外周端には、タービンランナ１２の外周側を覆うフロントカバー１３が一体に接合されている。このフロントカバー１３は、図１３に示すように、ポンプシェルの内面と対向するフロント壁部を有するいわゆる有底円筒状の部材であって、そのフロント壁部の外面の中心部には軸部１４が突出して形成され、その軸部１４をエンジン（図示せず）の出力軸１５の先端部に挿入し、かつ軸受１６を介して出力軸１５に相対回転可能に連結されている。また、出力軸１５には、ドライブプレート１７が取り付けられており、そのドライブプレート１７とフロントカバー１３とが、ダンパを介して連結されている。

また、ポンプシェルの内周端部には、円筒軸１８が一体に設けられており、その円筒軸１８は、ポンプシェルの背面側（エンジン側とは反対側）に延びており、図示しないオイルポンプに連結されている。その円筒軸１８の内部には、その円筒軸１８の内径より小さい外径の固定軸１９が挿入されており、その先端部は、ポンプシェル４とフロントカバー１３とで囲われたトルクコンバータ９の内部にまで延びている。この固定軸１９は、オイルポンプを保持している図示しない固定壁部と一体に形成された中空の軸状の部分であって、この固定軸１９の外周面と円筒軸１８の内周面との間が油路２０となっている。

固定軸１９の先端部は、前述したタービンランナ１２の内周側もしくはポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間の部分の内周側に位置しており、この固定軸１９の先端部に一方向クラッチ２１のインナーレースがスプライン嵌合させられている。また、その一方向クラッチ２１のアウターレースには、前述したポンプインペラ１１の内周部とこれに対向するタービンランナ１２の内周部との間に配置されたステータ２２が取り付けられている。

上記の固定軸１９の内周側には、図示しない変速機の入力軸２３が回転自在に挿入されており、その先端部は固定軸１９の先端部から突き出てフロントカバー１３の内面近くまで延びており、その固定軸１９から突き出ている先端外周部にはハブ軸２４がスプライン嵌合されている。このハブ軸２４には外周側に突出したフランジ状のハブ２５が設けられており、そのハブ２５に前述したタービンランナ１２が、ハブ２５と一体となるように連結されている。そして、ハブ軸２４に、前述した回転体２が一体化されている。

フロントカバー１３の内面に対向してロックアップクラッチ１０が設けられている。このロックアップクラッチ１０は、従来知られているものと同様に、駆動側の部材と従動側の部材とを機械的な手段でトルク伝達可能に連結するためのものであり、図１３に示す例では、ハブ軸２４とフロントカバー１３とを連結するように構成されている。すなわち、ロックアップクラッチ１０は捩り振動減衰装置１とフロントカバー１３の内面との間に配置された円盤状のロックアップピストン２６を主体として構成されており、そのロックアップピストン２６は前述したハブ軸２４にスプライン嵌合されている。また、そのロックアップピストン２６のフロントカバー１３に対向する側面のうち、可及的に外周側の箇所に、フロントカバー１３に押し付けられて摩擦力を生じる摩擦材２７が取り付けられている。さらに、ロックアップピストン２６の外径は、フロントカバー１３の内径より僅かに小さい程度の外径であって、その外周端部には、フロントカバー１３の内周面に沿うように軸線方向に延びている円筒部が形成されている。したがって、ロックアップピストン２６は、図１３の右方向に押されてその摩擦材２７がフロントカバー１３に接触することにより係合状態となってフロントカバー１３とハブ軸２４との間でトルクを伝達し、また図１３の左方向に押し戻されることによりその摩擦材２７がフロントカバー１３から離れて解放状態となってトルクの伝達を遮断するように構成されている。

そして、上記のフロントカバー１３およびこれと一体のポンプシェルとによって構成されたケーシングの内部はオイルで満たされており、したがって回転体２および質量体５はそのオイルに浸漬された状態になっている。回転体２は上述したように、ロックアップピストン２６がスプライン嵌合されているハブ軸２４と一体化されている。ロックアップクラッチ１０が係合状態になると、エンジンが出力したトルクがフロントカバー１３およびこれに係合しているロックアップクラッチ１０を介して回転体２に伝達される。したがってエンジンの出力トルクが周期的に変動することにより捩り振動が回転体２に作用した場合、質量体５が前述したように往復運動を行って捩り振動が減衰される。その場合、回転体２および質量体５はオイルに浸漬された状態になっているため、すなわち支持ピン５とガイド面６との接触部、および、支持ピン５と取り付け面８との接触部がオイルによって潤滑される。またそれら支持ピン５とガイド面６と、および、支持ピン５と取り付け面８とが当接する際の衝撃がオイルによって低減できるため、装置の全体としての耐久性を向上させることができる。

Claims (4)

1. トルクを受けて回転する回転体の回転中心に対して半径方向で外周側に、前記回転体が回転することによって遠心力が生じかつ前記回転体が捩り振動することによって振子運動させられる質量体が、前記回転体の円周方向に互いに離隔した２本の支持ピンによって前記回転体に対して揺動するように取り付けられた捩り振動減衰装置において、
   前記回転体の外周部における前記各支持ピンのそれぞれに対応する位置に形成されかつ前記支持ピンが挿入される２つの第１中空部と、
   前記質量体のうち前記各第１中空部に対向する位置に形成されかつ前記支持ピンが挿入される２つの第２中空部とを備え、
   前記各第１中空部の内周縁のうち前記回転体の回転中心に対して半径方向で外側に前記支持ピンが転動するガイド面が形成され、
   前記各第２中空部の内周縁のうち前記回転体の回転中心に対して半径方向で内側に前記質量体が前記遠心力によって前記回転体の外周側に向けた荷重を受けた場合に、前記支持ピンを前記ガイド面との間に挟み込みかつ前記支持ピンが転動する取り付け面が形成され、
   前記各ガイド面および各取り付け面は、前記支持ピンを内側に抱え込むように凹曲面として形成され、
   前記ガイド面の曲率中心同士の距離が前記取り付け面の曲率中心同士の距離よりも短くなるように構成されている
   ことを特徴とする捩り振動減衰装置。
2. 前記各ガイド面は一定曲率の凹曲面、もしくは、前記質量体が往復運動している場合に、一方の前記支持ピンが接触している一方の前記ガイド面における曲率と、他方の前記支持ピンが接触している他方の前記ガイド面における曲率とが異なる凹曲面として形成され、
   前記各取り付け面は一定曲率の凹曲面、もしくは、前記質量体が振動している場合に、一方の前記支持ピンが接触している一方の前記取り付け面における曲率と、他方の前記支持ピンが接触している他方の前記取り付け面における曲率とが異なる凹曲面として形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。
3. オイルを介してトルクを伝達するポンプインペラとタービンランナとがケーシングの内部に収容された流体継手を備え、
   前記回転体および質量体は、前記ケーシングの内部に収容されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の捩り振動減衰装置。
4. 前記質量体の往復運動の支点と前記質量体の重心との間の距離に対する前記回転体の回転中心と前記質量体の往復運動の支点との間の距離の比が、１もしくは４に設定されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の捩り振動減衰装置。

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