KR20180078181A - 진동 감쇠 장치 - Google Patents

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KR20180078181A
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요시히로 다키카와
히로키 나가이
마사키 와지마
다카오 사카모토
다카히로 류
다카시 나카에
겐이치로 마츠자키
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아이신에이더블류 가부시키가이샤
고꾸리쯔 다이가꾸 호진 오이타 다이가꾸
가고시마 유니버시티
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Abstract

진동 감쇠 장치(20)는, 제1 연결축(A1)을 통해 종동 부재(15)에 연결됨과 함께 당해 종동 부재(15)의 회전에 수반하여 제1 연결축(A1)의 주위로 요동 가능한 크랭크 부재(22)와, 크랭크 부재(22) 및 연접 로드(23)를 통해 종동 부재(15)에 연결됨과 함께 당해 종동 부재(15)의 회전에 수반하여 크랭크 부재(22)에 연동하여 회전 중심(RC)의 주위로 요동하는 관성 질량체(24)를 포함하고, 크랭크 부재(22)에는, 종동 부재(15)의 회전에 수반하여 당해 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력의 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 무게 중심(G)을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 관성 질량체(24)를 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력으로서 상시 작용하고, 당해 분력은, 관성 질량체(24)가 요동 범위의 중앙에 위치할 때에 최대가 된다.

Description

진동 감쇠 장치
본 개시의 발명은, 회전 요소의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 장치에 관한 것이다.
종래, 크랭크 샤프트에 연결되는 크랭크 부재로서의 제1 링크 및 당해 제1 링크에 연결된 연접 로드로서의 제2 링크를 포함하는 링크 기구와, 제2 링크에 연결됨과 함께 링크 기구를 통해 크랭크 샤프트에 대해 소정 각도만큼 상대 회전 가능하게 연결된 환상의 관성체를 구비한 댐퍼가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 댐퍼에 있어서, 크랭크 샤프트와 제1 링크의 연결점은, 관성체와 제2 링크의 연결점에 대해 원주 방향으로 이격되어 있고, 제1 링크에는, 질량체가 형성되어 있다. 링크 기구의 제1 링크 및 제2 링크는, 크랭크 샤프트가 회전하였을 때, 각각에 작용하는 원심력과 균형을 이루는 상태를 유지하려고 한다. 이 때문에, 관성체에는, 링크 기구를 평형 상태(균형 상태)로 유지하려고 하는 힘(회전 방향의 힘)이 작용하고, 이 힘에 의해, 관성체는, 회전축에 스프링 부재를 통해 연결된 것과 대략 마찬가지의 운동을 행하게 된다. 이에 의해, 링크 기구가 스프링 부재로서 기능하는 동시에 관성체가 질량체로서 기능함으로써, 크랭크 샤프트에 발생하는 비틀림 진동이 저감화된다.
일본 특허 공개 제2001-263424호 공보
상기 종래의 댐퍼에 의해 목적으로 하는 진동을 양호하게 감쇠하기 위해서는, 댐퍼의 등가 강성을 "K"로 하고, 등가 질량을 "M"으로 하였을 때, q＝√(K/M)이라고 표현되는 댐퍼의 진동 차수 q를 당해 목적으로 하는 진동 차수에 가능한 한 근접시킬 필요가 있다. 또한, 상기 댐퍼에 있어서, 등가 강성(K)은, 제1 및 제2 링크를 평형 상태에서의 위치로 복귀시키려고 하는 복원력, 즉, 주로 제1 링크에 작용하는 원심력의 분력에 의존한다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 댐퍼에서는, 요동 범위의 중앙에서 당해 원심력의 분력이 제로가 된다는 점에서(도 11에 있어서의 파선 참조), 요동 범위의 전체에서 상기 복원력을 충분히 확보하는 것이 곤란해진다. 그리고, 상기 댐퍼에 있어서 복원력을 크게 하기 위해 제1 링크(크랭크 부재)나 관성체의 중량을 크게 하려고 하면, 댐퍼 전체의 중량의 증가나 대형화를 초래해 버릴 우려가 있다. 또한, 상기 댐퍼에 있어서, 중량이나 사이즈의 제약으로부터 제1 링크의 중량을 증가시킬 수 없는 경우에는, 목적으로 하는 진동을 감쇠할 수 없게 되어 버린다.
그래서, 본 개시의 발명은, 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 더 향상시킬 수 있는 진동 감쇠 장치의 제공을 주 목적으로 한다.
본 개시의 진동 감쇠 장치는, 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소의 회전 중심의 주위로 당해 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 연결축을 통해 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 상기 연결축의 주위로 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 상기 복원력 발생 부재를 통해 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 상기 회전 중심의 주위로 요동하는 관성 질량체를 포함하고, 상기 회전 요소의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 장치에 있어서, 상기 지지 부재가 회전할 때, 상기 복원력 발생 부재에는, 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 당해 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 상기 연결축의 중심으로부터 상기 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 상기 관성 질량체를 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력으로서 상시 작용하고, 상기 분력은, 상기 관성 질량체가 상기 요동 범위의 상기 중앙에 위치할 때에 최대가 되는 것이다.
이 진동 감쇠 장치에서는, 지지 부재의 회전에 수반하여 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 연결축의 중심으로부터 당해 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이, 관성 질량체를 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력(모멘트)으로서 작용한다. 그리고, 당해 분력은, 관성 질량체가 요동 범위의 중앙에 위치할 때에 최대가 된다. 이에 의해, 관성 질량체가 요동 범위의 중앙에 위치할 때에 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 연결축의 중심으로부터 당해 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 제로가 되는 경우에 비해, 복원력 발생 부재의 요동 범위의 전체에서, 당해 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력이 동일할 때의 복원력을 더 크게 할 수 있다. 따라서, 이 진동 감쇠 장치에서는, 복원력 발생 부재의 중량의 증가를 억제하면서, 진동 감쇠 장치의 등가 강성을 더 크게 하는 것이 가능해져, 등가 강성 및 등가 질량, 즉, 진동 차수의 설정의 자유도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 복원력 발생 부재, 나아가 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 진동 감쇠 장치를 포함하는 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 정면도이다.
도 3은 본 개시의 진동 감쇠 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 4는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 5는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 정면도이다.
도 6a는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6b는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6c는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 정면도이다.
도 9는 비교예의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10a는 비교예의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10b는 비교예의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10c는 비교예의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 개시의 진동 감쇠 장치에 포함되는 복원력 발생 부재의 진동각과 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력에 대한 복원력의 비의 관계를 나타내는 도표이다.
도 12는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은 비교예의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 질량체의 회전 중심 주위의 진동각과, 본 개시의 진동 감쇠 장치에 의해 감쇠되는 진동의 차수의 관계에 관한 해석 결과를 나타내는 도표이다.
도 15는 본 개시에 있어서의 변형 양태의 진동 감쇠 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 16은 본 개시의 진동 감쇠 장치를 포함하는 댐퍼 장치의 변형 양태를 도시하는 개략 구성도이다.
도 17은 본 개시의 진동 감쇠 장치를 포함하는 댐퍼 장치의 다른 변형 양태를 도시하는 개략 구성도이다.
다음으로, 도면을 참조하면서, 본 개시의 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.
도 1은, 본 개시의 진동 감쇠 장치(20)를 포함하는 발진 장치(1)의 개략 구성도이다. 도 1에 도시한 발진 장치(1)는, 예를 들어 구동 장치(원동기)로서의 엔진(내연 기관)(EG)을 구비한 차량에 탑재되는 것이며, 진동 감쇠 장치(4절 링크식 흡진 장치)(20) 외에도, 엔진(EG)의 크랭크 샤프트에 연결되는 입력 부재로서의 프론트 커버(3)나, 프론트 커버(3)에 고정되어 당해 프론트 커버(3)와 일체로 회전하는 펌프 임펠러(입력측 유체 전동 요소)(4), 펌프 임펠러(4)와 동축으로 회전 가능한 터빈 러너(출력측 유체 전동 요소)(5), 자동 변속기(AT), 무단 변속기(CVT), 듀얼 클러치 트랜스미션(DCT), 하이브리드 트랜스미션 혹은 감속기인 변속기(동력 전달 장치)(TM)의 입력축(IS)에 고정되는 출력 부재로서의 댐퍼 허브(7), 예를 들어 단판 유압식 클러치인 로크업 클러치(8), 댐퍼 장치(10) 등을 포함한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「축 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)(진동 감쇠 장치(20))의 중심축(축심)의 연장 방향을 나타낸다. 또한, 「직경 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10), 당해 댐퍼 장치(10) 등의 회전 요소의 직경 방향, 즉 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)의 중심축으로부터 당해 중심축과 직교하는 방향(반경 방향)으로 연장되는 직선의 연장 방향을 나타낸다. 또한, 「주위 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10), 당해 댐퍼 장치(10) 등의 회전 요소의 주위 방향, 즉, 당해 회전 요소의 회전 방향을 따른 방향을 나타낸다.
펌프 임펠러(4)는, 프론트 커버(3)에 밀하게 고정되는 도시하지 않은 펌프 셸과, 펌프 셸의 내면에 배치된 복수의 펌프 블레이드(도시 생략)를 갖는다. 터빈 러너(5)는, 도시하지 않은 터빈 셸과, 터빈 셸의 내면에 배치된 복수의 터빈 블레이드(도시 생략)를 갖는다. 터빈 셸의 내주부는, 복수의 리벳을 통해 댐퍼 허브(7)에 고정된다.
펌프 임펠러(4)와 터빈 러너(5)는, 서로 대향하고, 양자 사이에는, 터빈 러너(5)로부터 펌프 임펠러(4)로의 작동유(작동 유체)의 흐름을 정류하는 스테이터(6)가 동축으로 배치된다. 스테이터(6)는, 도시하지 않은 복수의 스테이터 블레이드를 갖고, 스테이터(6)의 회전 방향은, 원웨이 클러치(61)에 의해 일방향으로만 설정된다. 이들 펌프 임펠러(4), 터빈 러너(5) 및 스테이터(6)는, 작동유를 순환시키는 토러스(환상 유로)를 형성하고, 토크 증폭 기능을 가진 토크 컨버터(유체 전동 장치)로서 기능한다. 단, 발진 장치(1)에 있어서, 스테이터(6)나 원웨이 클러치(61)를 생략하고, 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)를 유체 커플링으로서 기능시켜도 된다.
로크업 클러치(8)는, 댐퍼 장치(10)를 통해 프론트 커버(3)와 댐퍼 허브(7)를 연결하는 로크업을 실행함과 함께 당해 로크업을 해제하는 것이다. 본 실시 형태에 있어서, 로크업 클러치(8)는, 단판 유압식 클러치로서 구성되어 있고, 프론트 커버(3)의 내부, 또한 당해 프론트 커버(3)의 엔진(EG)측의 내벽면 근방에 배치됨과 함께 댐퍼 허브(7)에 대해 축 방향으로 이동 가능하게 끼워 맞추어지는 도시하지 않은 로크업 피스톤(80)을 갖는다. 로크업 피스톤(80)의 외주측, 또한 프론트 커버(3)측의 면에는 마찰재가 접착되고, 로크업 피스톤(80)과 프론트 커버(3) 사이에는, 작동유 공급로나 입력축(IS)에 형성된 유로를 통해 도시하지 않은 유압 제어 장치에 접속되는 로크업실(도시 생략)이 구획 형성된다.
로크업 클러치(8)의 로크업실 내에는, 입력축(IS)에 형성된 유로 등을 통해 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)의 축심측(원웨이 클러치(61)의 주변)으로부터 직경 방향 외측을 향해 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)(토러스)에 공급되는 유압 제어 장치로부터의 작동유가 유입 가능하다. 따라서, 프론트 커버(3)와 펌프 임펠러(4)의 펌프 셸에 의해 구획 형성되는 유체 전동실(9) 내와 로크업실 내가 등압으로 유지되면, 로크업 피스톤(80)은 프론트 커버(3)측으로 이동하지 않아, 로크업 피스톤(80)이 프론트 커버(3)와 마찰 결합되는 일은 없다. 이에 비해, 도시하지 않은 유압 제어 장치에 의해 로크업실 내를 감압하면, 로크업 피스톤(80)은 압력차에 의해 프론트 커버(3)를 향해 이동하여 프론트 커버(3)와 마찰 결합된다. 이에 의해, 프론트 커버(3)(엔진(EG))는, 댐퍼 장치(10)를 통해 댐퍼 허브(7)에 연결된다. 또한, 로크업 클러치(8)로서, 적어도 1매의 마찰 결합 플레이트(복수의 마찰재)를 포함하는 다판 유압식 클러치가 채용되어도 된다.
댐퍼 장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 회전 요소로서, 로크업 클러치(8)의 로크업 피스톤(80)에 일체로 회전하도록 연결되는 환상의 구동 부재(입력 요소)(11)와, 변속기(TM)의 입력축(IS)에 연결되는 환상의 종동 부재(출력 요소)(15)를 포함한다. 또한, 댐퍼 장치(10)는, 토크 전달 요소로서, 동일 원주 상에 주위 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링(탄성체)(SP)을 포함한다. 스프링(SP)으로서는, 하중이 가해져 있지 않을 때에 원호상으로 연장되는 축심을 갖도록 권취된 금속재로 이루어지는 아크 코일 스프링이나, 하중이 가해져 있지 않을 때에 똑바로 연장되는 축심을 갖도록 나선상으로 권취된 금속재로 이루어지는 스트레이트 코일 스프링이 채용된다. 또한, 스프링(SP)으로서는, 이른바 이중 스프링이 채용되어도 된다.
댐퍼 장치(10)의 입력 요소인 구동 부재(11)는, 로크업 피스톤(80)(프론트 커버(3))에 근접하도록 배치되는 환상의 제1 입력 플레이트 부재와, 제1 입력 플레이트 부재보다 로크업 피스톤(80)으로부터 이격되도록 펌프 임펠러(4) 및 터빈 러너(5)측에 배치됨과 함께 복수의 리벳을 통해 제1 입력 플레이트 부재에 연결되는 환상의 제2 입력 플레이트 부재를 포함한다(모두 도시 생략).
제1 입력 플레이트 부재는, 댐퍼 허브(7)에 의해 회전 가능하게 지지됨과 함께, 로크업 피스톤(80)에 일체로 회전하도록 연결된다. 또한, 제1 입력 플레이트 부재는, 각각 대응하는 스프링(SP)의 외주부를 프론트 커버(3)(엔진(EG))측으로부터 지지(가이드)하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 외측 스프링 지지부와, 각각 대응하는 스프링(SP)의 내주부를 프론트 커버(3)측으로부터 지지(가이드)하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 내측 스프링 지지부와, 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 맞닿음부를 갖는다(모두 도시 생략). 제2 입력 플레이트 부재는, 각각 대응하는 스프링(SP)의 외주부를 터빈 러너(5)(변속기(TM))측으로부터 지지(가이드)하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 외측 스프링 지지부와, 각각 대응하는 스프링(SP)의 내주부를 터빈 러너(5)측으로부터 지지(가이드)하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 내측 스프링 지지부와, 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 맞닿음부를 갖는다(모두 도시 생략).
제1 및 제2 입력 플레이트 부재가 서로 연결되었을 때, 제1 입력 플레이트 부재의 각 외측 스프링 지지부는, 제2 입력 플레이트 부재의 대응하는 외측 스프링 지지부와 대향하고, 제1 입력 플레이트 부재의 각 내측 스프링 지지부는, 제2 입력 플레이트 부재의 대응하는 내측 스프링 지지부와 대향한다. 그리고, 각 스프링(SP)은, 구동 부재(11)를 구성하는 제1 및 제2 입력 플레이트 부재에 의해 지지되고, 예를 들어 터빈 셸의 내주부의 근방에서 주위 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열된다. 또한, 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 제1 및 제2 입력 플레이트 부재의 각 스프링 맞닿음부는, 서로 인접하는 스프링(SP) 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다.
종동 부재(15)는, 구동 부재(11)의 제1 입력 플레이트 부재와 제2 입력 플레이트 부재 사이에 배치됨과 함께, 복수의 리벳을 통해, 혹은 용접에 의해 터빈 러너(5)의 터빈 셸과 함께 댐퍼 허브(7)에 고정된다. 이에 의해, 종동 부재(15)는, 댐퍼 허브(7)를 통해 변속기(TM)의 입력축(IS)에 연결된다. 또한, 종동 부재(15)는, 각각 대응하는 스프링(SP)의 단부와 맞닿음 가능한 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 맞닿음부(도시 생략)를 갖는다. 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 종동 부재(15)의 각 스프링 맞닿음부는, 서로 인접하는 스프링(SP) 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다. 이에 의해, 종동 부재(15)는, 병렬로 작용하는 복수의 스프링(SP)을 통해 구동 부재(11)에 연결된다.
진동 감쇠 장치(20)는, 댐퍼 장치(10)의 종동 부재(15)에 연결되고, 작동유로 채워지는 유체 전동실(9)의 내부에 배치된다. 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 진동 감쇠 장치(20)는, 지지 부재(제1 링크)로서의 종동 부재(15)와, 복원력 발생 부재(제2 링크)로서의 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 크랭크 부재(22)와, 연접 부재(제3 링크)로서의 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 합계 8개)의 연접 로드(23)와, 1체의 환상의 관성 질량체(제4 링크)(24)를 포함한다.
종동 부재(15)에는, 그 외주로부터 주위 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 직경 방향 외측으로 돌출되도록 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 돌출 지지부(151)가 형성되어 있다. 각 크랭크 부재(22)의 한쪽 단부는, 대응하는 종동 부재(15)의 돌출 지지부(151)에 회전 가능하게 연결된다. 본 실시 형태에 있어서, 각 크랭크 부재(22)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 2매의 플레이트 부재(220)를 갖는다. 각 플레이트 부재(220)는, 원호상의 평면 형상을 갖도록 금속판에 의해 형성되어 있고, 플레이트 부재(220)의 외주연의 곡률 반경은, 관성 질량체(24)의 외주연의 곡률 반경과 동일하게 정해져 있다.
2매의 플레이트 부재(220)는, 대응하는 돌출 지지부(151) 및 관성 질량체(24)를 통해 댐퍼 장치(10)의 축 방향으로 서로 대향함과 함께 제1 연결축(A1)을 통해 서로 연결된다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 연결축(A1)은, 종동 부재(15)의 돌출 지지부(151)에 형성된 연결 구멍(원 구멍)에 삽입 관통되고, 제1 연결축(A1)의 양단부는, 대응하는 플레이트 부재(220)의 한쪽 단부에 의해 지지된다. 이에 의해, 각 크랭크 부재(22)(2매의 플레이트 부재(220))는, 종동 부재(15)에 대해 제1 연결축(A1)의 주위로 회전 가능, 즉, 요동 가능하게 연결(핀 결합)된다. 또한, 플레이트 부재(220)와 제1 연결축(A1) 사이, 및 돌출 지지부(151)와 제1 연결축(A1) 사이 중 적어도 어느 한쪽에, 볼 베어링 등의 베어링이 배치되어도 된다.
각 연접 로드(23)는, 금속판에 의해 가느다란 폭으로 형성되어 있고, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 크랭크 부재(22)에 대해 2개씩 설치된다. 즉, 연접 로드(23)는, 크랭크 부재(22)를 구성하는 한쪽 플레이트 부재(220)와 관성 질량체(24)의 축 방향에 있어서의 사이, 및 크랭크 부재(22)를 구성하는 다른 쪽 플레이트 부재(220)와 관성 질량체(24)의 축 방향에 있어서의 사이에 1개씩 개재 설치된다. 각 연접 로드(23)의 일단부(직경 방향 외측의 단부)는, 제2 연결축(A2)을 통해 대응하는 플레이트 부재(220)에 회전 가능하게 연결(핀 결합)된다.
본 실시 형태에 있어서, 제2 연결축(A2)은, 그 중심이 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)(플레이트 부재(220)의 긴 쪽 방향에 있어서의 중앙부 부근)을 통과하는 직선과 동축으로 연장되도록 배치된다. 이에 의해, 종동 부재(15)(돌출 지지부(151))와 크랭크 부재(22)를 연결하는 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)까지의 길이는, 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)와 연접 로드(23)를 연결하는 제2 연결축(A2)의 중심까지의 길이(축간 거리)에 일치한다. 또한, 크랭크 부재(22)(플레이트 부재(220))의 다른 쪽 단부는, 제2 연결축(A2)에 대해 제1 연결축(A1)과는 반대측에 위치한다. 또한, 플레이트 부재(220)와 제2 연결축(A2) 사이, 및 연접 로드(23)와 제2 연결축(A2) 사이 중 적어도 어느 한쪽에, 볼 베어링 등의 베어링이 배치되어도 된다.
관성 질량체(24)는, 금속판에 의해 형성된 환상 부재이며, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 짧은 원통상(원환상)의 본체(240)와, 본체(240)의 내주면으로부터 주위 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 직경 방향 내측으로 돌출되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 돌출부(241)를 갖는다. 관성 질량체(24)의 중량은, 1개의 크랭크 부재(22)의 중량보다 충분히 무겁게, 1개의 연접 로드(23)의 중량보다 충분히 무겁게 정해진다. 도 2에 도시한 바와 같이, 관성 질량체(24)의 각 돌출부(241)는, 종동 부재(15)의 돌출 지지부(151)로부터 주위 방향으로 이격되도록 배치됨과 함께, 2개의 연접 로드(23)에 의해 축 방향에 있어서의 양측 사이에 끼워 넣어진다. 또한, 각 돌출부(241)는 연결 구멍(원 구멍)을 갖고, 당해 연결 구멍에 삽입 관통되는 제3 연결축(A3)을 통해 양측의 2개의 연접 로드(23)의 타단부(직경 방향 내측의 단부)에 회전 가능하게 연결(핀 결합)된다. 이에 의해, 관성 질량체(24)는 각각 복수의 연접 로드(23) 및 크랭크 부재(22)를 통해 지지 부재로서의 종동 부재(15)에 연결된다. 또한, 연접 로드(23)와 제3 연결축(A3) 사이, 및 돌출부(241)와 제3 연결축(A3) 사이 중 적어도 어느 한쪽에, 볼 베어링 등의 베어링이 배치되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 관성 질량체(24)의 본체(240)의 내주면은, 종동 부재(15)의 각 돌출 지지부(151)의 외주면에 미끄럼 접촉하고, 관성 질량체(24)의 각 돌출부(241)의 내주면은, 서로 인접하는 돌출 지지부(151) 사이에 있어서의 종동 부재(15)의 외주면(152)에 미끄럼 접촉한다. 이에 의해, 환상의 관성 질량체(24)는, 그 중심이 댐퍼 허브(7)에 고정되는 종동 부재(15)의 회전 중심(RC)과 일치하도록 당해 종동 부재(15)에 의해 지지(조심)되고, 회전 중심(RC)의 주위로 회전 가능해진다. 이와 같이, 관성 질량체(24)를 종동 부재(15)(지지 부재)에 의해 회전 가능하게 지지함으로써, 진동 감쇠 장치(20)의 콤팩트화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 종동 부재(15)에 의해 관성 질량체(24)를 회전 가능하게 지지하기 위해서는, 본체(240)의 내주면 및 돌출부(241)의 내주면 중 적어도 어느 한쪽을 종동 부재(15)에 대해 미끄럼 접촉시키면 된다.
진동 감쇠 장치(20)에서는, 엔진(EG)으로부터의 동력에 의해 회전하는 제1 링크(회전 요소)로서의 종동 부재(15)와, 당해 종동 부재(15)에 회전 가능하게 연결되는 각 크랭크 부재(22)가 서로 회전짝을 이룬다. 또한, 크랭크 부재(22)와, 당해 크랭크 부재(22)에 회전 가능하게 연결되는 연접 로드(23)가 서로 회전짝을 이룬다. 또한, 관성 질량체(24)는, 연접 로드(23)에 회전 가능하게 연결됨으로써 당해 연접 로드(23)와 회전짝을 이루고, 종동 부재(15)에 의해 회전 가능하게 지지됨으로써, 당해 종동 부재(15)와 회전짝을 이룬다. 즉, 종동 부재(15), 크랭크 부재(22), 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)는, 종동 부재(15)를 고정 절로 하는 4절 회전 연쇄 기구를 구성한다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 종동 부재(15)의 회전 중심(RC)으로부터 종동 부재(15)와 크랭크 부재(22)(플레이트 부재(220))를 연결하는 제1 연결축(A1)의 중심까지의 길이(회전 중심(RC)과 제1 연결축(A1)의 축간 거리)를 "L1"로 하고, 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)(플레이트 부재(220))와 연접 로드(23)를 연결하는 제2 연결축(A2)의 중심까지의 길이(제1 연결축(A1)과 제2 연결축(A2)의 축간 거리)를 "L2"로 하고, 제2 연결축(A2)의 중심으로부터 연접 로드(23)와 관성 질량체(24)를 연결하는 제3 연결축(A3)의 중심까지의 길이(제2 연결축(A2)과 제3 연결축(A3)의 축간 거리)를 "L3"으로 하고, 제3 연결축(A3)의 중심으로부터 회전 중심(RC)까지의 길이(제3 연결축(A3)과 회전 중심(RC)의 축간 거리)를 "L4"로 하였을 때, 종동 부재(15), 크랭크 부재(22), 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)는, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키도록 구성된다.
또한, 연접 로드(23)는, 제2 연결축(A2)과 제3 연결축(A3)의 축간 거리 L3이, 축간 거리 L1, L2 및 L4보다 짧고, 또한 크랭크 부재(22), 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)의 동작에 지장이 없는 범위에서, 가능한 한 짧아지도록 구성된다. 또한, 제1 링크로서의 종동 부재(15)는, 회전 중심(RC)과 제1 연결축(A1)의 축간 거리 L1이, 축간 거리 L2, L3 및 L4보다 길어지도록 구성된다. 이에 의해, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)에서는, L1＞L4＞L2＞L3이라고 하는 관계가 성립되고, 종동 부재(15), 각 크랭크 부재(22), 각 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)는 최단 링크인 연접 로드(23)와 대향하는 종동 부재(15)를 고정 절로 하는 양 지레 기구를 구성한다. 게다가, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)에서는, 종동 부재(15)와 크랭크 부재(22)를 연결하는 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)까지의 길이를 "Lg"로 하였을 때, Lg＝L2라고 하는 관계가 성립된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)의 「평형 상태(균형 상태)」는, 진동 감쇠 장치(20)의 구성 요소에 작용하는 원심력의 총합과, 진동 감쇠 장치(20)의 각 절점(연결축(A1, A2 및 A3)의 중심 및 회전 중심(RC))에 작용하는 힘의 합력이 제로가 되는 상태이다. 진동 감쇠 장치(20)의 평형 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 크랭크 부재(22)와 연접 로드(23)를 연결하는 제2 연결축(A2)의 중심과, 당해 연접 로드(23)와 관성 질량체(24)를 연결하는 제3 연결축(A3)의 중심과, 종동 부재(15)의 회전 중심(RC)이 일직선 상에 위치하고, 관성 질량체(24)가 그 요동 범위의 중앙에 위치한다. 또한, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)는, 제2 연결축(A2)의 중심, 제3 연결축(A3)의 중심 및 회전 중심(RC)이 일직선 상에 위치하는 평형 상태에서, 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 제2 연결축(A2)의 중심을 향하는 방향과, 제2 연결축(A2)의 중심으로부터 회전 중심(RC)을 향하는 방향이 이루는 각도를 "α"로 하였을 때(도 2 참조), 60°≤α≤120°, 더 바람직하게는 70°≤α≤90°를 만족시키도록 구성된다.
상기 댐퍼 장치(10) 및 진동 감쇠 장치(20)를 포함하는 발진 장치(1)에서는, 로크업 클러치(8)에 의해 로크업이 해제되어 있을 때, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 원동기로서의 엔진(EG)으로부터의 토크(동력)가, 프론트 커버(3), 펌프 임펠러(4), 터빈 러너(5), 댐퍼 허브(7)라고 하는 경로를 통해 변속기(TM)의 입력축(IS)에 전달된다. 또한, 로크업 클러치(8)에 의해 로크업이 실행될 때에는, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진(EG)으로부터의 토크(동력)가 프론트 커버(3), 로크업 클러치(8)(로크업 피스톤(80)), 구동 부재(11), 스프링(SP), 종동 부재(15), 댐퍼 허브(7)라고 하는 경로를 통해 변속기(TM)의 입력축(IS)에 전달된다.
로크업 클러치(8)에 의해 로크업이 실행되고 있을 때, 엔진(EG)의 회전에 수반하여 로크업 클러치(8)에 의해 프론트 커버(3)에 연결된 구동 부재(11)가 회전하면, 구동 부재(11)의 스프링 맞닿음부가 대응하는 스프링(SP)의 일단부를 압박하고, 각 스프링(SP)의 타단부가 대응하는 종동 부재(15)의 스프링 맞닿음부를 압박한다. 이에 의해, 프론트 커버(3)에 전달되는 엔진(EG)으로부터의 토크가 변속기(TM)의 입력축(IS)에 전달됨과 함께, 당해 엔진(EG)으로부터의 토크의 변동이 주로 댐퍼 장치(10)의 스프링(SP)에 의해 감쇠(흡수)된다.
또한, 발진 장치(1)에서는, 로크업의 실행에 수반하여 로크업 클러치(8)에 의해 프론트 커버(3)에 연결된 댐퍼 장치(10)가 프론트 커버(3)와 함께 회전하면, 댐퍼 장치(10)의 종동 부재(15)도 발진 장치(1)의 축심 주위로 프론트 커버(3)와 동일 방향으로 회전한다. 그리고, 종동 부재(15)의 회전에 수반하여, 진동 감쇠 장치(20)를 구성하는 각 크랭크 부재(22), 각 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)가 종동 부재(15)에 대해 요동하고, 그것에 의해, 진동 감쇠 장치(20)에 의해서도 엔진(EG)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동이 감쇠되게 된다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)는, 각 크랭크 부재(22)나 관성 질량체(24)의 요동 차수(진동 차수 q)가 엔진(EG)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 차수(엔진(EG)이 예를 들어 3기통 엔진인 경우, 1.5차, 엔진(EG)이 예를 들어 4기통 엔진인 경우, 2차)에 일치하도록 구성되고, 엔진(EG)(종동 부재(15))의 회전수에 관계없이, 엔진(EG)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동을 감쇠한다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)의 중량의 증가를 억제하면서, 당해 댐퍼 장치(10)와 진동 감쇠 장치(20)의 양방에 의해 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다.
다음으로, 진동 감쇠 장치(20)의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이, 진동 감쇠 장치(20)를 구성하는 종동 부재(15), 각 크랭크 부재(22), 각 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)는, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키는 4절 회전 연쇄 기구, 즉 양 지레 기구를 구성한다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 종동 부재(15)가 회전 중심(RC)의 주위의 일방향(예를 들어, 도 5에 있어서의 반시계 방향)으로 회전하면, 각 크랭크 부재(22)는, 도 5 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 관성 질량체(24)의 관성 모멘트(회전하기 어려움)에 의해, 평형 상태에서의 위치(도 6a에 있어서의 일점쇄선 참조)로부터 제1 연결축(A1)의 주위로 종동 부재(15)와는 역방향(예를 들어, 도 5 및 도 6a에 있어서의 시계 방향)으로 회전한다. 또한, 각 크랭크 부재(22)의 운동이 제2 연결축(A2)이나 연접 로드(23)를 통해 관성 질량체(24)에 전달됨으로써, 당해 관성 질량체(24)는 평형 상태에서의 위치, 즉 요동 범위의 중앙으로부터 회전 중심(RC)의 주위로 종동 부재(15)와는 역방향(크랭크 부재(22)와 동일 방향, 즉 도면 중 시계 방향)으로 회전한다.
또한, 종동 부재(15)가 회전함으로써, 각 크랭크 부재(22)(무게 중심(G))에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 원심력(Fc)이 작용한다. 당해 원심력(Fc)의 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력(＝Fc·sinφ)은, 크랭크 부재(22)(진동 감쇠 장치(20))를 평형 상태에서의 위치로 복귀시키려고 하는 복원력(Fr)이 되고, 각 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력(Fr)은, 제2 연결축(A2)이나 연접 로드(23)를 통해 관성 질량체(24)에 전달된다. 단, "φ"는, 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력(Fc)의 방향과, 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)(제2 연결축(A2)의 중심)을 향하는 방향이 이루는 각도이다. 또한, 도 7에 있어서, "m"은, 크랭크 부재(22)의 중량을 나타내고, "ω"는, 종동 부재(15)의 회전 각속도를 나타낸다(도 9에 있어서도 마찬가지임).
각 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력(Fr)은, 평형 상태에서의 위치로부터 제1 연결축(A1)의 주위의 일방향(도 6a에 있어서의 시계 방향)으로 회전한 턴 백 위치(도 6a에 있어서의 실선 참조), 즉, 엔진(EG)으로부터 종동 부재(15)로 전달되는 진동의 진폭(진동 레벨)에 따라서 정해지는 턴 백 위치에서, 각 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(24)를 그때까지의 회전 방향으로 회전시키려고 하는 힘(관성 모멘트)을 능가하게 된다. 이에 의해, 각 크랭크 부재(22)는, 제1 연결축(A1)의 주위로 그때까지와는 역방향으로 회전하여, 턴 백 위치로부터 도 6b에 나타내는 평형 상태에서의 위치로 복귀한다. 또한, 관성 질량체(24)는, 각 크랭크 부재(22)에 연동하여 회전 중심(RC)의 주위로 그때까지와는 역방향으로 회전하여, 크랭크 부재(22)의 진동각(요동 범위)에 따라서 정해지는 요동 범위의 일단부로부터 도 6b에 나타내는 평형 상태에서의 위치(요동 범위의 중앙)로 복귀한다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 구동 부재(11) 등을 통해 전달되는 엔진(EG)으로부터의 진동에 의해 종동 부재(15)가 회전 중심(RC)의 주위의 다른 방향(예를 들어, 도 8에 있어서의 시계 방향)으로 회전하면, 각 크랭크 부재(22)는 도 6c 및 도 8에 도시한 바와 같이, 관성 질량체(24)의 관성 모멘트(회전하기 어려움)에 의해, 평형 상태에서의 위치(도 6c에 있어서의 일점쇄선 참조)로부터 제1 연결축(A1)의 주위로 종동 부재(15)와 동일 방향(예를 들어, 도 6c 및 도 8에 있어서의 시계 방향)으로 회전한다. 이때, 진동 감쇠 장치(20)가 L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키도록 구성되어 있다는 점에서, 각 크랭크 부재(22)의 운동이 연접 로드(23)를 통해 관성 질량체(24)에 전달됨으로써, 당해 관성 질량체(24)는 도 6c 및 도 8에 도시한 바와 같이, 평형 상태에서의 위치(요동 범위의 중앙)로부터 종동 부재(15)의 회전 중심(RC)의 주위로 종동 부재(15) 및 크랭크 부재(22)와는 역방향(예를 들어, 도 6c 및 도 8에 있어서의 반시계 방향)으로 회전한다.
이 경우도, 각 크랭크 부재(22)(무게 중심(G))에는, 원심력(Fc)이 작용하고, 각 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력(Fc)의 분력, 즉 복원력(Fr)은, 제2 연결축(A2)이나 연접 로드(23)를 통해 관성 질량체(24)에 전달된다. 그리고, 각 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력(Fr)은, 평형 상태에서의 위치로부터 제1 연결축(A1)의 주위의 상기 일방향(도 6c에 있어서의 시계 방향)으로 회전한 턴 백 위치(도 6c에 있어서의 실선 참조), 즉, 엔진(EG)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 진폭(진동 레벨)에 따라서 정해지는 턴 백 위치에서, 각 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(24)를 그때까지의 회전 방향으로 회전시키려고 하는 힘(관성 모멘트)을 능가하게 된다. 이에 의해, 각 크랭크 부재(22)는, 제1 연결축(A1)의 주위로 그때까지와는 역방향으로 회전하여, 턴 백 위치로부터 도 6b에 나타내는 평형 상태에서의 위치로 복귀한다. 또한, 관성 질량체(24)는, 각 크랭크 부재(22)에 연동하여 회전 중심(RC)의 주위로 그때까지와는 역방향으로 회전하여, 크랭크 부재(22)의 진동각(요동 범위)에 따라서 정해지는 요동 범위의 타단부로부터 도 6b에 나타내는 평형 상태에서의 위치(요동 범위의 중앙)로 복귀한다.
이와 같이, 종동 부재(15)가 일방향으로 회전할 때, 진동 감쇠 장치(20)의 복원력 발생 부재로서의 각 크랭크 부재(22)는 평형 상태에서의 위치와, 엔진(EG)으로부터 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 진폭(진동 레벨)에 따라서 정해지는 턴 백 위치 사이에서 제1 연결축(A1)의 주위로 요동(왕복 회전 운동)하고, 관성 질량체(24)는 크랭크 부재(22)의 진동각(요동 범위)에 따라서 정해지는 평형 상태에서의 위치를 중심으로 한 요동 범위 내에서 회전 중심(RC)의 주위로 종동 부재(15)와 역방향으로 요동(왕복 회전 운동)한다. 즉, 각 크랭크 부재(22)가 평형 상태에서의 위치로부터 턴 백 위치까지 이동함과 함께 당해 턴 백 위치로부터 평형 상태에서의 위치로 복귀하는 동작을 2회 행하는 동안에, 관성 질량체(24)는, 평형 상태에서의 위치로부터 요동 범위의 일단부까지 이동한 후, 평형 상태에서의 위치로 복귀하고, 다시 요동 범위의 타단부까지 이동한 후, 평형 상태에서의 위치로 복귀한다. 이에 의해, 요동하는 관성 질량체(24)로부터, 엔진(EG)으로부터 구동 부재(11)에 전달되는 진동과는 역위상의 진동을 각 연접 로드(23) 및 각 크랭크 부재(22)를 통해 종동 부재(15)에 부여하여, 당해 종동 부재(15)의 진동을 감쇠하는 것이 가능해진다.
여기서, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키지 않는 진동 감쇠 장치, 즉, 상기 특허문헌 1에 기재된 댐퍼 장치와 같이 L1＋L2＜L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키는 비교예의 진동 감쇠 장치(도 9 참조)에 있어서, 크랭크 부재(22)는 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시한 바와 같이, 관성 질량체(24)와 마찬가지로, 평형 상태에서의 위치를 중심으로 하는 요동 범위 내에서 제1 연결축(A1)의 주위로 종동 부재(15)와는 항시 역방향으로 요동(왕복 회전 운동)한다. 또한, 비교예의 진동 감쇠 장치에서는, 도 10b에 나타내는 평형 상태에 있어서, 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력의 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 당해 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 제로가 된다. 즉, 비교예의 진동 감쇠 장치에 있어서, 평형 상태에서의 위치를 중심으로 한 요동 범위 내에서 요동하는 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력(Fr)은, 도 11에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 평형 상태에서의 위치(도 11에 있어서의 진동각 θ＝0°)에서 제로(최소)가 되고, 진동각 θ가 커짐에 따라(요동 범위의 단부에 가까워짐에 따라) 원심력(Fc)에 대한 복원력(Fr)의 비(Fr/Fc)가 증가해 간다.
이에 비해, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키는 진동 감쇠 장치(20)에서는, 도 6b에 나타내는 평형 상태에 있어서, 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력의 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 당해 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 제로보다 커진다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서, 평형 상태에서의 위치와 상기 턴 백 위치 사이에서 요동하는 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력(Fr)은, 도 11에 있어서 실선으로 나타낸 바와 같이, 평형 상태에서의 위치(도 11에 있어서의 진동각 θ＝0°)에서 최대가 되고, 진동각 θ가 커짐에 따라 저하되어 간다. 바꾸어 말하면, 비교예의 진동 감쇠 장치에서는, 각 크랭크 부재(22)나 관성 질량체(24)가 각각의 요동 범위 내에서 요동하는 동안에 평형 상태가 되면, 각 크랭크 부재(22)에 복원력이 일순간 작용하지 않게 되는 것에 비해, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 각 크랭크 부재(22)나 관성 질량체(24)가 각각의 요동 범위 내에서 요동하는 동안, 각 크랭크 부재(22)에 대해 관성 질량체(24)를 평형 상태에서의 위치, 즉, 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력이 상시 작용한다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 상술한 바와 같이, 각 크랭크 부재(22)가 평형 상태에서의 위치로부터 턴 백 위치까지 이동함과 함께 당해 턴 백 위치로부터 평형 상태에서의 위치로 복귀하는 동작을 2회 행하는 동안, 관성 질량체(24)는 평형 상태에서의 위치로부터 요동 범위의 일단부까지 이동한 후, 평형 상태에서의 위치로 복귀하고, 다시 요동 범위의 타단부까지 이동한 후, 평형 상태에서의 위치로 복귀한다. 따라서, 종동 부재(15)에 전달되는 진동에 따른 크랭크 부재(22)의 제1 연결축(A1) 주위의 진동각 θ, 즉, 요동 범위는, 관성 질량체(24)에 비해 더 작아진다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서, 연접 로드(23) 및 관성 질량체(24)의 운동은 토글 기구를 구성하는 2개의 링크의 운동과 마찬가지의 것이 되고, 그것에 의해, 도 6a, 도 6b 및 도 6c로부터 알 수 있는 바와 같이, 관성 질량체(24)에 비해 크랭크 부재(22)의 요동이 대폭 제한된다.
이 결과, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 크랭크 부재(22)의 요동 범위가 평형 상태에서의 위치(θ＝0°)로부터 비교적 작은 각도만큼 요동한 위치까지의 좁은 범위로 되고, 원심력(Fc)의 분력, 즉 복원력(Fr)은, 관성 질량체(24)가 요동 범위의 중앙에 위치하는 평형 상태에서 최대가 된다. 따라서, 평형 상태에서 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력(Fc)의 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 당해 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 제로가 되는 경우(비교예의 진동 감쇠 장치)에 비해, 크랭크 부재(22)의 요동 범위의 전체에서, 당해 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력(Fc)이 동일할 때의 복원력(Fr)(비 Fr/Fc)을 더 크게 하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 도 7에 나타내는 각도 φ를 90°에 더 근접시켜, 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)에 작용하는 복원력(Fr)(＝Fc·sinφ)의 방향을 원심력(Fc)의 방향으로 더 근접시킬 수 있다. 특히, 도 7에 나타낸 바와 같이 평형 상태에 가까운 상태에서는, 복원력(Fr)의 방향이 원심력(Fc)의 방향에 매우 가까워진다(각도 φ가 90°에 더 가까워진다). 그리고, 크랭크 부재(22)(및 관성 질량체(24))에 대해, 더 큰 복원력(Fr)을 부여할 수 있다고 하는 것은, 진동 감쇠 장치(20)가 높은 비틀림 강성을 갖고 있다는 것을 의미한다. 따라서, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 크랭크 부재(22)의 중량의 증가를 억제하면서, 등가 강성(K)을 더 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 관성 질량체(24)가 평형 상태에서의 위치를 중심으로 하는 요동 범위 내에서 회전 중심(RC)의 주위로 요동하는 것에 비해, 크랭크 부재(22)는 평형 상태에서의 위치와, 당해 평형 상태에서의 위치로부터 제1 연결축(A1)의 주위의 일방향으로 회전한 턴 백 위치 사이에서 제1 연결축(A1)의 주위로 요동한다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 관성 질량체(24)가 회전 중심(RC)의 주위로 항시 종동 부재(15)와 역방향으로(역위상에서) 회전하는 것에 비해, 크랭크 부재(22)는 제1 연결축(A1)의 주위로 종동 부재(15)와 역방향으로(역위상에서) 회전할 뿐만 아니라, 종동 부재(15)와 동일 방향으로도(동위상에서) 회전하게 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치(20)의 등가 질량(M)에 대한 크랭크 부재(22)의 중량의 영향을 매우 작게 할 수 있다.
따라서, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 등가 강성(K) 및 등가 질량(M), 즉, 진동 차수 q＝√(K/M)의 설정의 자유도를 더 향상시키는 것이 가능해져, 크랭크 부재(22), 나아가 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 특허문헌 1에 기재된 댐퍼 장치와 같이 L1＋L2＜L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키는 진동 감쇠 장치에서는, 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시한 바와 같이, 크랭크 부재(22)가 관성 질량체(24)와 마찬가지로 제1 연결축(A1)의 주위로 종동 부재(15)와는 항시 역방향으로 회전한다. 따라서, 상기 특허문헌 1에 기재된 댐퍼 장치에서는, 크랭크 부재(22)의 중량이 등가 강성(K) 및 등가 질량(M)의 양방에 크게 영향을 미친다는 점에서, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)와 같이 진동 차수 q의 설정의 자유도를 향상시키는 것이 용이하지 않다.
또한, 본 발명자들의 해석에 의하면, 진동 감쇠 장치(20)의 등가 강성(K)은, 축간 거리 L3 및 L4의 합에 대한 축간 거리 L3의 비율 ρ＝L3/(L3＋L4)의 제곱값에 반비례하는 것이 판명되어 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제2 연결축(A2)과 제3 연결축(A3)의 축간 거리 L3을, 회전 중심(RC)과 제1 연결축(A1)의 축간 거리 L1, 제1 연결축(A1)과 제2 연결축(A2)의 축간 거리 L2, 제3 연결축(A3)과 회전 중심(RC)의 축간 거리 L4보다 짧게 함으로써, 크랭크 부재(22)의 중량의 증가를 억제하면서, 등가 강성(K)을 더 크게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 축간 거리 L3을 더 짧게 함으로써, 크랭크 부재(22)의 제1 연결축(A1) 주위의 진동각을 더 작게 할 수 있다. 이에 의해, 등가 질량(M)에 대한 크랭크 부재(22)의 중량의 영향을 한층 더 작게 하는 동시에, 크랭크 부재(22)의 제1 연결축(A1)과는 반대측의 단부가 회전 중심(RC)을 향해 이동하도록 하여(혹은 직경 방향 외측으로의 돌출량을 가능한 한 저감시켜) 장치 전체의 콤팩트화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 회전 중심(RC)과 제1 연결축(A1)의 축간 거리 L1이 축간 거리 L2, L3 및 L4보다 길게 정해져 있다. 이에 의해, 크랭크 부재(22)를 종동 부재(15)의 회전 중심(RC)으로부터 이격시켜 당해 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)(제2 연결축(A2))을 더 직경 방향 외측에 위치시킬 수 있으므로, 댐퍼 장치(10)의 스프링(SP)의 배치 스페이스를 충분히 확보함과 함께, 크랭크 부재(22)의 중량을 증가시키지 않고 당해 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력(Fc)의 분력, 즉, 복원력(Fr)을 더 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키면서, 축간 거리 L1을 가장 길게 함으로써, 제1 연결축(A1)의 중심을 통과함과 함께 회전 중심(RC)을 중심으로 하는 원주를 따르도록 크랭크 부재(22)를 배치함과 함께, 크랭크 부재(22)의 제1 연결축(A1) 주위의 진동각을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 특허문헌 1에 기재된 댐퍼 장치와 같이 L1＋L2＜L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키는 진동 감쇠 장치(도 13 참조)에 비해, 작동유로 채워지는 유체 전동실(9) 내에서 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심 유압에 의한 힘의 상기 복원력(Fr)에 대한 영향을 작게 하는 동시에, 크랭크 부재(22)가 요동할 때의 원심 유압에 의한 힘의 변동을 작게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 상기 실시 형태와 같이, 크랭크 부재(22)를 원호상의 평면 형상을 갖는 2매의 플레이트 부재(220)에 의해 구성함으로써, 당해 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심 유압에 의한 힘의 복원력(Fr)에 대한 영향을 양호하게 작게 하는 것이 가능해진다.
그리고, L1＞L4＞L2＞L3을 만족시키도록 진동 감쇠 장치(20)를 구성함으로써, 등가 강성(K)을 실용상 양호하게 확보하는 동시에, 등가 질량(M)에 대한 크랭크 부재(22)의 중량의 영향을 실용상 무시할 수 있는 정도까지 작게 할 수 있다. 이 결과, 진동 감쇠 장치(20)의 진동 차수 q를 감쇠해야 하는 진동의 차수에 용이하게 일치시켜(더 근접시켜), 당해 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다. 또한, 각 크랭크 부재(22)의 최대 진동각(요동 한계)이나 관성 질량체(24)의 최대 요동 범위는, 축간 거리 L1, L2, L3, L4로부터 정해진다는 점에서, 진동 감쇠 장치(20)의 축간 거리 L1, L2, L3, L4는, 종동 부재(15)에 전달되는 진동을 감쇠 불능으로 되지 않도록, 당해 종동 부재(15)에 전달되는 진동의 진폭(진동 레벨)을 고려하여 정해지면 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)는, 제2 연결축(A2)의 중심, 제3 연결축(A3)의 중심 및 종동 부재(15)의 회전 중심(RC)이 일직선 상에 위치하는 평형 상태에서, 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 제2 연결축(A2)의 중심을 향하는 방향과, 제2 연결축(A2)의 중심으로부터 회전 중심(RC)을 향하는 방향이 이루는 각도를 "α"로 하였을 때, 60°≤α≤120°, 더 바람직하게는 70°≤α≤90°을 만족시키도록 구성된다. 이에 의해, 종동 부재(15)의 회전수가 낮을 때, 관성 질량체(24)가 요동 범위의 일측으로 크게 요동하여 당해 일측의 요동 한계(사점)에 도달하는 한편, 타측으로 작게 요동하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 종동 부재(15)의 회전수가 비교적 낮은 동안에, 관성 질량체(24)를 평형 상태에서의 위치(도 6b 참조)에 관하여 대칭으로 요동시켜 진동 감쇠 장치(20)의 진동 감쇠 성능을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태와 같이, 환상의 관성 질량체(24)를 종동 부재(15)에 의해 회전 가능하게 더 지지(조심)함으로써, 진동 감쇠 장치(20)의 콤팩트화를 도모함과 함께, 크랭크 부재(22)가 요동할 때에 관성 질량체(24)를 종동 부재(15)(회전 요소)의 회전 중심(RC) 주위로 원활하게 요동시키는 것이 가능해진다. 또한, 관성 질량체(24)를 환상으로 형성함으로써, 당해 관성 질량체(24)에 작용하는 원심력 및 원심 액압의 관성 질량체(24)의 요동에 대한 영향을 없앨 수 있다. 게다가, 환상의 관성 질량체(24)를 종동 부재(15)의 직경 방향 외측에 배치함으로써, 관성 질량체(24)의 중량의 증가를 억제하면서 당해 관성 질량체(24)의 관성 모멘트를 크게 하는 동시에, 진동 감쇠 장치(20)의 축 길이의 증가를 억제하는 것이 가능해진다.
그런데, 상술한 바와 같은 진동 감쇠 장치(20)에서는, 관성 질량체(24)의 진동각(요동 범위)이 커지면, 진동 감쇠 장치(20)에 의해 원래 감쇠되어야 할 진동의 차수(이하, 「목표 차수」라고 함) qtag와, 당해 진동 감쇠 장치(20)에 의해 실제로 감쇠되는 진동의 차수(이하, 「유효 차수」라고 함) 사이에 어긋남을 발생하는 것이 판명되어 있다. 또한, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 평형 상태에서의 위치로부터 관성 질량체(24)를 회전 중심 주위로 어느 초기 각도(관성 질량체(24)의 회전 중심 주위의 진동각에 상당)만큼 회전시킨 상태를 초기 상태로 하여, 종동 부재(15)에 진동 성분을 포함하지 않는 토크를 부여하여 당해 종동 부재(15)를 일정 회전수로 회전시킨 경우, 관성 질량체(24) 등은, 초기 각도에 따른 주파수로 요동한다.
이들을 근거로 하여, 본 발명자들은, 축간 거리 L3 및 L4의 합에 대한 축간 거리 L3의 비율 ρ＝L3/(L3＋L4)의 조정에 의해 상술한 바와 같이 차수 어긋남을 억제하기 위해, 서로 다른 비율 ρ를 갖는 복수의 진동 감쇠 장치(20)의 모델을 준비하고, 각 모델에 대해, 복수의 초기 각도(진동각)마다 종동 부재(15)에 진동 성분을 포함하지 않는 토크를 부여하여 당해 종동 부재(15)를 일정 회전수(예를 들어, 1000rpm)로 회전시키는 시뮬레이션을 행하였다. 시뮬레이션에 사용된 복수의 모델은, 모두 4기통 엔진에 있어서의 목표 차수 qtag＝2의 진동을 감쇠하도록 작성된 Lg＝L2라고 하는 관계를 만족시키는 것이다. 이러한 시뮬레이션을 행하여, 본 발명자들은, 각 모델(비율 ρ)에 대해, 관성 질량체(24)의 요동의 주파수와 이론 값(목표 차수 qtag＝2, 또한 회전수가 1000rpm인 경우, 33.3Hz)과의 차분(어긋남량)에 기초하여, 관성 질량체(24)의 진동각(초기 각도)마다의 유효 차수를 구하였다.
도 14에, 복수의 진동 감쇠 장치(20)의 모델(비율 ρ)에 있어서의 관성 질량체(24)의 회전 중심(RC) 주위의 진동각 θ와 유효 차수 qeff의 관계에 대한 해석 결과를 나타낸다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 비율 ρ＝0.05의 모델에서는, 관성 질량체(24)의 회전 중심(RC) 주위의 진동각 θ가 매우 작은 단계로부터 차수 어긋남을 발생하여, 유효 차수 qeff의 목표 차수 qtag로부터의 어긋남량은, 진동각 θ가 최대 진동각에 도달하기 전에 허용 범위로부터 벗어나 버렸다. 마찬가지로, 비율 ρ＝0.25의 모델에 있어서도, 관성 질량체(24)의 회전 중심(RC) 주위의 진동각 θ가 비교적 작은 단계로부터 차수 어긋남을 발생하여, 유효 차수 qeff의 목표 차수 qtag로부터의 어긋남량은, 진동각 θ가 최대 진동각에 도달하기 전에 허용 범위로부터 벗어나 버렸다.
한편, 비율 ρ＝0.20의 모델에서는, 관성 질량체(24)의 회전 중심(RC) 주위의 진동각 θ가 커지면 차수 어긋남을 발생하지만, 요동 범위(최대 진동각 사이)의 비교적 넓은 범위에서 유효 차수 qeff의 목표 차수 qtag로부터의 어긋남량이 허용 범위 내에 포함되었다. 또한, 비율 ρ＝0.10 및 0.15의 모델에서는, 진동각 θ의 전체 범위 내에서 유효 차수 qeff의 목표 차수 qtag로부터의 어긋남량이 허용 범위 내에 포함되었다. 또한, 비율 ρ＝0.12의 모델에서는, 진동각 θ의 전체 범위 내에서 유효 차수 qeff가 목표 차수 qtag에 대략 일치하였다. 따라서, 진동 감쇠 장치(20)를 0.1≤ρ＝L3/(L3＋L4)≤0.2라고 하는 관계, 더 바람직하게는 0.1≤ρ≤0.15라고 하는 관계를 만족시키도록 구성하면, 관성 질량체(24)의 회전 중심(RC) 주위의 진동각 θ가 커졌을 때의 유효 차수 qeff의 변화(차수 어긋남)를 더 작게 하여, 진동 감쇠 장치(20)의 진동 감쇠 성능을 더 양호하게 향상시킬 수 있는 것이 이해될 것이다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)와 같이, 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)까지의 길이 Lg를 제1 연결축(A1)과 제2 연결축(A2)의 축간 거리 L2에 일치시킴으로써, 제1 연결축(A1)의 지지부(베어링부)에 작용하는 하중(부하)을 더 작게 하는 것이 가능해진다. 단, 길이 Lg와 축간 거리 L2는 반드시 일치할 필요는 없다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)는 도 15에 도시한 바와 같이, Lg＞L2라고 하는 관계를 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, Lg＝L2라고 하는 관계를 만족시키는 경우에 비해 제1 연결축(A1)의 지지부(베어링부)에 작용하는 하중(부하)이 증가하게 되지만, 지레의 작용에 의해 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력(Fr)을 한층 더 크게 하는 것이 가능해진다. 또한, 도 15에 도시하는 예에서는, 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)이 제1 및 제2 연결축(A1, A2)의 중심을 통과하는 직선 상에 위치하고 있지만, 반드시 무게 중심(G)이 제1 및 제2 연결축(A1, A2)의 중심을 통과하는 직선 상에 위치하고 있을 필요는 없다. 이와 같이 제2 연결축(A2)의 중심과 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)이 동축으로 연장되지 않는 경우라도, 평형 상태에서 크랭크 부재(22)의 무게 중심(G)에 작용하는 복원력(Fr)이 제로보다 커지면, 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력의 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 제2 연결축(A2)의 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력도 제로보다 커지는 것은 물론이다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)에 있어서, 환상의 관성 질량체(24)는, 서로 동일한 제원(치수, 중량 등)을 갖는 복수(예를 들어, 4개)의 질량체로 치환되어도 된다. 이 경우, 각 질량체는, 평형 상태에서 주위 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열됨과 함께 회전 중심(RC)의 주위로 요동하도록 크랭크 부재(22)(2매의 플레이트 부재(220)) 및 2개의 연접 로드(23)를 통해 종동 부재(15)에 연결되는, 예를 들어 원호상의 평면 형상을 갖는 금속판에 의해 구성되어도 된다. 또한, 종동 부재(15)의 외주부에는, 각 질량체에 작용하는 원심력(원심 유압)을 받으면서 각 질량체를 회전 중심(RC) 주위로 요동하도록 가이드하는 가이드부가 설치되어도 된다. 이러한 복수의 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치(20)에 있어서도, 진동 차수 q의 설정의 자유도를 향상시키는 것이 가능해져, 크랭크 부재(22), 나아가 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)는, 상기 댐퍼 장치(10)의 구동 부재(입력 요소)(11)에 연결되어도 된다. 또한, 진동 감쇠 장치(20)는, 크랭크 부재(22)를 요동 가능하게 지지하여 당해 크랭크 부재(22)와 회전짝을 이룸과 함께 관성 질량체(24)와 회전짝를 이루는 전용의 지지 부재(제1 링크)를 포함하는 것이어도 된다. 즉, 크랭크 부재(22)는, 제1 링크로서의 전용의 지지 부재를 통해 간접적으로 회전 요소에 연결되어도 되고, 이 경우, 진동 감쇠 장치(20)의 지지 부재는, 진동의 감쇠 대상이 되는, 예를 들어 댐퍼 장치(10)의 구동 부재(11) 혹은 종동 부재(15)와 같은 회전 요소에 동축, 또한 일체로 회전하도록 연결되면 된다. 이와 같이 구성되는 진동 감쇠 장치(20)에 의해서도, 회전 요소의 진동을 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)는, 도 16에 나타내는 댐퍼 장치(10B)에 적용되어도 된다. 도 16의 댐퍼 장치(10B)는, 회전 요소로서 구동 부재(입력 요소)(11), 중간 부재(12)(중간 요소) 및 종동 부재(15)(출력 요소)를 포함함과 함께, 토크 전달 요소로서 구동 부재(11)와 중간 부재(12) 사이에 배치되는 제1 스프링(SP1) 및 중간 부재(12)와 종동 부재(15) 사이에 배치되는 제2 스프링(SP2)을 포함하는 것이다. 이 경우, 진동 감쇠 장치(20)는, 도시한 바와 같이 댐퍼 장치(10B)의 중간 부재(12)에 연결되어도 되고, 구동 부재(11) 혹은 종동 부재(15)에 연결되어도 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)는 도 17에 도시하는 댐퍼 장치(10C)에 적용되어도 된다. 도 17의 댐퍼 장치(10C)는, 회전 요소로서 구동 부재(입력 요소)(11), 제1 중간 부재(제1 중간 요소)(121), 제2 중간 부재(제2 중간 요소)(122) 및 종동 부재(출력 요소)(15)를 포함함과 함께, 토크 전달 요소로서 구동 부재(11)와 제1 중간 부재(121) 사이에 배치되는 제1 스프링(SP1), 제1 중간 부재(121)와 제2 중간 부재(122) 사이에 배치되는 제2 스프링(SP2) 및 제2 중간 부재(122)와 종동 부재(15) 사이에 배치되는 제3 스프링(SP3)을 포함한다. 이 경우, 진동 감쇠 장치(20)는, 도시한 바와 같이 댐퍼 장치(10C)의 제1 중간 부재(121)에 연결되어도 되고, 구동 부재(11), 제2 중간 부재(122) 혹은 종동 부재(15)에 연결되어도 된다. 어쨌든, 댐퍼 장치(10, 10B, 10C)의 회전 요소에 진동 감쇠 장치(20)를 연결함으로써, 댐퍼 장치(10∼10C)의 중량의 증가를 억제하면서, 당해 댐퍼 장치(10∼10C)와 진동 감쇠 장치(20)의 양방에 의해 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 진동 감쇠 장치는, 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소(15)의 회전 중심(RC)의 주위로 당해 회전 요소(15)와 일체로 회전하는 지지 부재(15)와, 연결축(A1)을 통해 상기 지지 부재(15)에 연결됨과 함께 당해 지지 부재(15)의 회전에 수반하여 상기 연결축(A1)의 주위로 요동 가능한 복원력 발생 부재(22)와, 상기 복원력 발생 부재(22)를 통해 상기 지지 부재(15)에 연결됨과 함께 당해 지지 부재(15)의 회전에 수반하여 당해 복원력 발생 부재(22)에 연동하여 상기 회전 중심(RC)의 주위로 요동하는 관성 질량체(24)를 포함하고, 상기 회전 요소(15)의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 장치(20)에 있어서, 상기 지지 부재가 회전할 때에 상기 복원력 발생 부재(22)에는, 당해 지지 부재(15)의 회전에 수반하여 당해 복원력 발생 부재(22)에 작용하는 원심력의 상기 연결축(A1)의 중심으로부터 상기 복원력 발생 부재(22)의 무게 중심(G)을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 상기 관성 질량체(24)를 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력으로서 상시 작용하고, 상기 분력은, 상기 관성 질량체(24)가 상기 요동 범위의 상기 중앙에 위치할 때에 최대로 되는 것이다.
이 진동 감쇠 장치에서는, 지지 부재의 회전에 수반하여 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 연결축의 중심으로부터 당해 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이, 관성 질량체를 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력(모멘트)으로서 작용한다. 그리고, 당해 분력은, 관성 질량체가 요동 범위의 중앙에 위치할 때에 최대가 된다. 이에 의해, 관성 질량체가 요동 범위의 중앙에 위치할 때에 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 연결축의 중심으로부터 당해 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 제로가 되는 경우에 비해, 복원력 발생 부재의 요동 범위의 전체에서, 당해 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력이 동일할 때의 복원력을 더 크게 할 수 있다. 따라서, 이 진동 감쇠 장치에서는, 복원력 발생 부재의 중량의 증가를 억제하면서, 진동 감쇠 장치의 등가 강성을 더 크게 하는 것이 가능해져, 등가 강성 및 등가 질량, 즉 진동 차수의 설정 자유도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 복원력 발생 부재, 나아가 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 복원력 발생 부재(22)는, 상기 관성 질량체(24)가 상기 요동 범위의 상기 중앙에 위치하는 평형 상태에서의 위치와, 당해 평형 상태에서의 위치로부터 상기 연결축(A1)의 주위로 일방향으로 회전한 턴 백 위치 사이에서 당해 연결축(A1)의 주위로 요동해도 된다. 즉, 이러한 진동 감쇠 장치에서는, 관성 질량체가 회전 중심의 주위로 항시 회전 요소(지지 부재)와 역방향으로(역위상에서) 회전하는 것에 비해, 복원력 발생 부재는, 연결축의 주위로 회전 요소 등과 역방향으로(역위상에서) 회전할 뿐만 아니라, 당해 회전 요소 등과 동일 방향으로도(동위상에서) 회전하게 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치의 등가 질량에 대한 복원력 발생 부재의 중량의 영향을 더 작게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 복원력 발생 부재(22)가, 상기 평형 상태에서의 위치로부터 상기 턴 백 위치로 이동함과 함께 당해 턴 백 위치로부터 상기 평형 상태에서의 위치로 복귀하는 동작을 2회 행하는 동안에, 상기 관성 질량체(24)는 상기 평형 상태에서의 위치로부터 상기 요동 범위의 일단부까지 이동한 후, 상기 평형 상태에서의 위치로 복귀하고, 다시 상기 요동 범위의 타단부까지 이동한 후, 상기 평형 상태에서의 위치로 복귀되어도 된다. 이에 의해, 복원력 발생 부재의 연결축 주위의 진동각(요동 범위)을 더 작게 하고, 요동하는 복원력 발생 부재(및 관성 질량체)에 작용하는 복원력을 더 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)는, 제2 연결축(A2)을 통해 상기 복원력 발생 부재(22)에 회전 가능하게 연결됨과 함께, 제3 연결축(A3)을 통해 상기 관성 질량체(24)에 회전 가능하게 연결되는 연접 부재(23)를 더 구비해도 되고, 상기 회전 요소(15)의 상기 회전 중심(RC)과 상기 연결축(A1)의 축간 거리를 "L1"로 하고, 상기 연결축(A1)과 상기 제2 연결축(A2)의 축간 거리를 "L2"로 하고, 상기 제2 연결축(A2)과 상기 제3 연결축(A3)의 축간 거리를 "L3"으로 하고, 상기 제3 연결축(A3)과 상기 회전 중심(RC)의 축간 거리를 "L4"로 하였을 때, L1＋L2＞L3＋L4를 만족시켜도 된다.
이러한 진동 감쇠 장치에 있어서, 지지 부재, 복원력 발생 부재, 연접 부재 및 관성 질량체는, 지지 부재(회전 요소)를 고정 절로 하는 4절 회전 연쇄 기구를 구성하고, 지지 부재에 대해 요동하는 복원력 발생 부재에는, 관성 질량체를 요동 범위의 중앙(평형 상태에서의 위치)로 복귀시키기 위한 복원력(모멘트)으로서 작용한다. 그리고, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키도록 진동 감쇠 장치를 구성함으로써, 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 방향과, 지지 부재와 복원력 발생 부재를 연결하는 연결축의 중심으로부터 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향이 이루는 각도를 90°에 근접시킬 수 있다. 즉, 이 진동 감쇠 장치에서는, 복원력 발생 부재에 작용하는 복원력(원심력의 분력)의 방향을 원심력의 방향으로 더 근접시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키지 않는 경우에 비해, 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력이 동일할 때의 복원력을 더 크게 할 수 있으므로, 복원력 발생 부재의 중량의 증가를 억제하면서, 진동 감쇠 장치의 등가 강성을 더 크게 하는 것이 가능해진다. 또한, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계가 성립되는 경우, 관성 질량체에 비해 복원력 발생 부재의 요동이 제한되어(진동각이 작아져), 관성 질량체가 회전 중심의 주위로 항시 회전 요소(지지 부재)와 역방향으로(역위상에서) 회전하는 것에 비해, 복원력 발생 부재는, 제1 연결축의 주위로 회전 요소와 역방향으로(역위상에서) 회전할 뿐만 아니라, 당해 회전 요소와 동일 방향으로도(동위상에서) 회전하게 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치의 등가 질량에 대한 복원력 발생 부재의 중량의 영향을 매우 작게 하여, 등가 강성 및 등가 질량, 즉 진동 차수의 설정 자유도를 더 향상시킬 수 있다. 이 결과, 복원력 발생 부재, 나아가 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 개시의 진동 감쇠 장치는, 관성 질량체가 요동 범위의 중앙에 위치하는 평형 상태에서, 지지 부재의 회전에 수반하여 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 연결축의 중심으로부터 제2 연결축의 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 제로보다 커지도록 구성되어도 된다.
또한, 상기 축간 거리 L3은, 상기 축간 거리 L1, L2 및 L4보다 짧아도 된다. 즉, 상술한 바와 같이 진동 감쇠 장치의 등가 강성은, 축간 거리 L3 및 L4의 합에 대한 당해 축간 거리 L3의 비(L3/(L3＋L4))의 제곱 값에 반비례한다. 따라서, 축간 거리 L3을 축간 거리 L1, L2 및 L4보다 짧게 함으로써, 복원력 발생 부재의 중량의 증가를 억제하면서, 등가 강성을 더 크게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 축간 거리 L3을 더 짧게 함으로써, 복원력 발생 부재의 진동각을 더 작게 할 수 있으므로, 등가 질량에 대한 복원력 발생 부재의 중량의 영향을 한층 더 작게 하는 동시에, 장치 전체의 콤팩트화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 축간 거리 L1은, 상기 축간 거리 L2, L3 및 L4보다 길어도 된다. 이에 의해, 복원력 발생 부재를 회전 요소의 회전 중심으로부터 이격시켜 당해 복원력 발생 부재의 무게 중심을 더 직경 방향 외측에 위치시킬 수 있으므로, 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 분력, 즉, 복원력을 더 크게 하는 것이 가능해진다. 게다가, L1＋L2＞L3＋L4라고 하는 관계를 만족시키면서 축간 거리 L1을 가장 길게 함으로써, 상기 연결축의 중심을 통과함과 함께 회전 요소의 회전 중심을 중심으로 하는 원주를 따르도록 복원력 발생 부재를 배치함과 함께, 복원력 발생 부재의 진동각을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치가 오일 중에 배치되는 경우에, 복원력 발생 부재에 작용하는 원심 유압에 의한 힘의 상기 복원력에 대한 영향을 작게 하는 동시에, 복원력 발생 부재가 요동할 때의 원심 유압에 의한 힘의 변동을 작게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)는, L1＞L4＞L2＞L3을 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치의 등가 강성을 실용상 양호하게 확보함과 함께, 진동 감쇠 장치의 등가 질량에 대한 복원력 발생 부재의 중량의 영향을 실용상 무시할 수 있는 정도까지 작게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제2 연결축(A2)의 중심, 상기 제3 연결축(A3)의 중심 및 상기 회전 중심(RC)이 일직선 상에 위치하는 상태에서, 상기 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 상기 제2 연결축(A2)의 중심을 향하는 방향과, 상기 제2 연결축(A2)의 중심으로부터 상기 회전 중심(RC)을 향하는 방향이 이루는 각도를 "α"로 하였을 때, 상기 진동 감쇠 장치(20)는 60°≤α≤120°를 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, 회전 요소의 회전수가 낮을 때, 관성 질량체가 요동 범위의 일측으로 크게 요동하여 당해 일측의 요동 한계(사점)에 도달하는 한편, 타측으로 작게 요동하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 회전 요소의 회전수가 비교적 낮은 동안에, 관성 질량체를 요동 범위의 중앙(평형 상태에서의 위치)에 관하여 대칭으로 요동시켜 진동 감쇠 성능을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제1 연결축(A1)의 중심으로부터 상기 복원력 발생 부재(22)의 무게 중심(G)까지의 길이를 "Lg"로 하였을 때, 상기 진동 감쇠 장치(20)는 Lg≥L2를 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, 지레의 작용에 의해, 복원력 발생 부재에 작용하는 복원력을 한층 더 크게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)는, Lg＝L2, 또한 0.1≤L3/(L3＋L4)≤0.2를 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, 관성 질량체의 진동각이 커지는 것에 수반하여 진동 감쇠 장치에 의해 감쇠되는 진동의 차수가 변동하는 것을 억제하여, 당해 진동 감쇠 장치의 진동 감쇠 성능을 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 복원력 발생 부재(22)는, 원호상의 평면 형상을 갖는 적어도 하나의 플레이트 부재(220)를 포함해도 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치가 오일 중에 배치되는 경우에, 복원력 발생 부재에 작용하는 원심 유압에 의한 힘의 상기 복원력에 대한 영향을 양호하게 작게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 관성 질량체(24)는, 상기 지지 부재(15)를 포위하도록 배치되는 환상 부재여도 되고, 상기 지지 부재(15)에 의해 회전 가능하게 지지되어도 된다. 이와 같이, 관성 질량체를 지지 부재에 의해 회전 가능하게 지지함으로써, 진동 감쇠 장치의 콤팩트화를 도모함과 함께, 복원력 발생 부재가 요동할 때, 관성 질량체를 회전 요소(지지 부재)의 회전 중심 주위로 원활하게 요동시키는 것이 가능해진다. 또한, 관성 질량체를 환상으로 형성함으로써, 당해 관성 질량체에 작용하는 원심력(및 원심 액압)의 관성 질량체의 요동에 대한 영향을 없앨 수 있다. 게다가, 환상의 관성 질량체를 지지 부재의 직경 방향 외측에 배치함으로써, 관성 질량체의 중량의 증가를 억제하면서 당해 관성 질량체의 관성 모멘트를 크게 하는 동시에, 진동 감쇠 장치의 축 길이의 증가를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 지지 부재(15)는, 적어도 입력 요소(11) 및 출력 요소(15)를 포함하는 복수의 회전 요소(11, 12, 121, 122, 15)와, 상기 입력 요소(11)와 상기 출력 요소(15) 사이에서 토크를 전달하는 탄성체(SP, SP1, SP2, SP3)를 갖는 댐퍼 장치(10, 10B, 10C) 중 어느 회전 요소와 동축, 또한 일체로 회전해도 된다. 이와 같이 댐퍼 장치의 회전 요소에 진동 감쇠 장치를 연결함으로써, 댐퍼 장치의 중량의 증가를 억제하면서, 당해 댐퍼 장치와 진동 감쇠 장치의 양방에 의해 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 댐퍼 장치(10, 10B, 10C)의 상기 입력 요소(11)는, 원동기(EG)의 출력축에 작용적(직접적 또는 간접적)으로 연결되어도 되고, 상기 댐퍼 장치(10, 10B, 10C)의 상기 출력 요소(15)는 변속기(TM)의 입력축(Is)에 작용적(직접적 또는 간접적)으로 연결되어도 된다.
그리고, 본 개시의 발명은 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 외연의 범위 내에 있어서 다양한 변경을 이룰 수 있는 것은 물론이다. 또한, 상기 발명을 실시하기 위한 형태는, 어디까지나 발명의 내용의 란에 기재된 발명의 구체적인 일 형태에 불과하며, 발명의 내용의 란에 기재된 발명의 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 개시의 발명은, 회전 요소의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 장치의 제조 분야 등에 있어서 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소의 회전 중심의 주위로 당해 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 연결축을 통해 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 상기 연결축의 주위로 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 상기 복원력 발생 부재를 통해 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 상기 회전 중심의 주위로 요동하는 관성 질량체를 포함하고, 상기 회전 요소의 진동을 감쇠하는 진동 감쇠 장치에 있어서,
    상기 지지 부재가 회전할 때, 상기 복원력 발생 부재에는, 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 당해 복원력 발생 부재에 작용하는 원심력의 상기 연결축의 중심으로부터 상기 복원력 발생 부재의 무게 중심을 향하는 방향과 직교하는 방향의 분력이 상기 관성 질량체를 요동 범위의 중앙으로 복귀시키기 위한 복원력으로서 상시 작용하고, 상기 분력은, 상기 관성 질량체가 상기 요동 범위의 상기 중앙에 위치할 때에 최대가 되는, 진동 감쇠 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복원력 발생 부재는, 상기 관성 질량체가 상기 요동 범위의 상기 중앙에 위치하는 평형 상태에서의 위치와, 당해 평형 상태에서의 위치로부터 상기 연결축의 주위의 일방향으로 회전한 턴 백 위치 사이에서 당해 연결축의 주위로 요동하는, 진동 감쇠 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복원력 발생 부재가, 상기 평형 상태에서의 위치로부터 상기 턴 백 위치로 이동함과 함께 당해 턴 백 위치로부터 상기 평형 상태에서의 위치로 복귀하는 동작을 2회 행하는 동안에, 상기 관성 질량체는, 상기 평형 상태에서의 위치로부터 상기 요동 범위의 일단부까지 이동한 후, 상기 평형 상태에서의 위치로 복귀하고, 다시 상기 요동 범위의 타단부까지 이동한 후, 상기 평형 상태에서의 위치로 복귀하는, 진동 감쇠 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 연결축을 통해 상기 복원력 발생 부재에 회전 가능하게 연결됨과 함께, 제3 연결축을 통해 상기 관성 질량체에 회전 가능하게 연결되는 연접 부재를 더 구비하고,
    상기 회전 요소의 상기 회전 중심과 상기 연결축의 축간 거리를 "L1"로 하고, 상기 연결축과 상기 제2 연결축의 축간 거리를 "L2"로 하고, 상기 제2 연결축과 상기 제3 연결축의 축간 거리를 "L3"으로 하고, 상기 제3 연결축과 상기 회전 중심의 축간 거리를 "L4"로 하였을 때, L1＋L2＞L3＋L4를 만족시키는, 진동 감쇠 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 축간 거리 L3은, 상기 축간 거리 L1, L2 및 L4보다 짧은, 진동 감쇠 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 축간 거리 L1은, 상기 축간 거리 L2, L3 및 L4보다 긴, 진동 감쇠 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    L1＞L4＞L2＞L3을 만족시키는, 진동 감쇠 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 연결축의 중심, 상기 제3 연결축의 중심 및 상기 회전 중심이 일직선 상에 위치하는 상태에서, 상기 연결축의 중심으로부터 상기 제2 연결축의 중심을 향하는 방향과, 상기 제2 연결축의 중심으로부터 상기 회전 중심을 향하는 방향이 이루는 각도를 "α"로 하였을 때, 60°≤α≤120°을 만족시키는, 진동 감쇠 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결축의 중심으로부터 상기 복원력 발생 부재의 무게 중심까지의 거리를 "Lg"로 하였을 때, Lg≥L2를 만족시키는, 진동 감쇠 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    Lg＝L2, 또한 0.1≤L3/(L3＋L4)≤0.2를 만족시키는, 진동 감쇠 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복원력 발생 부재는, 원호상의 평면 형상을 갖는 적어도 하나의 플레이트 부재를 포함하는, 진동 감쇠 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관성 질량체는, 상기 지지 부재를 포위하도록 배치되는 환상 부재이며, 상기 지지 부재에 의해 회전 가능하게 지지되는, 진동 감쇠 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 적어도 입력 요소 및 출력 요소를 포함하는 복수의 회전 요소와, 상기 입력 요소와 상기 출력 요소 사이에서 토크를 전달하는 탄성체를 갖는 댐퍼 장치 중 어느 회전 요소와 동축, 또한 일체로 회전하는, 진동 감쇠 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 댐퍼 장치의 상기 입력 요소는, 원동기의 출력축에 작용적으로 연결되는, 진동 감쇠 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 댐퍼 장치의 상기 출력 요소는, 변속기의 입력축에 작용적으로 연결되는, 진동 감쇠 장치.
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