KR20180102138A - 진동 감쇠 장치 및 그 설계 방법 - Google Patents

진동 감쇠 장치 및 그 설계 방법 Download PDF

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요이치 오이
히로키 나가이
마사키 와지마
다카오 사카모토
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아이신에이더블류 가부시키가이샤
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Abstract

진동 감쇠 장치는, 유실 내에 배치됨과 함께, 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소의 회전 중심의 둘레로 당해 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 지지 부재에 연결됨과 함께 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 복원력 발생 부재를 통하여 지지 부재에 연결됨과 함께 당해 지지 부재의 회전에 수반하여 복원력 발생 부재에 연동하여 회전 중심의 둘레로 요동하는 관성 질량체를 포함하고, 당해 진동 감쇠 장치의 차수는, 엔진의 여진 차수와 유실 내의 기름의 영향을 고려한 오프셋값의 합보다도 크고, 회전 요소에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 유실 내에서 작동하는 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수는, 여진 차수보다도 커진다.

Description

진동 감쇠 장치 및 그 설계 방법
본 개시의 발명은, 지지 부재의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 복원력 발생 부재를 통하여 지지 부재에 연결됨과 함께 지지 부재의 회전에 수반하여 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 진동 감쇠 장치로서, 원심력을 받아서 복원력 발생 부재로서 기능하는 플라이휠 질량체와, 당해 플라이휠 질량체에 연접봉을 통하여 연결된 환형 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이러한 진동 감쇠 장치에서는, 지지 부재의 회전에 수반하여 플라이휠 질량체가 요동하면, 거기에 연동하여 관성 질량체가 요동하고, 관성 질량체로부터 지지 부재에 전달되는 진동에 의해 당해 지지 부재의 진동을 감쇠하는 것이 가능하게 된다. 또한, 진동 감쇠 장치로서는, 구동 장치로부터의 동력에 의해 회전하는 회전 요소에 연결되는 지지 부재와, 당해 지지 부재에 연결되어서 진자 지지점 둘레에 요동하는 질량체를 포함하는 원심 진자식의 회전수 적응형 동흡진기도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 회전수 적응형 동흡진기는, 기름 영향에 관련하여, 구동 장치의 여진 차수 q보다도 소정의 차수 오프셋값 qF만큼 큰 유효 차수 qeff를 가지도록 설계되어 있다.
독일국 특허 출원 공개 제102012212854호 명세서 일본 특허 공표 제2011-504987호 공보
특허문헌 2에 기재된 회전수 적응형 동흡진기에서는, 질량체와 회전하는 기름 사이의 상대 운동에 의한 저항(점성 저항)을 고려하여 유효 차수 qeff를 구동 장치의 여진 차수 q보다도 소정의 차수 오프셋값 qF만큼 크게 함으로써, 당해 동흡진기가 가장 양호하게 감쇠할 수 있는 진동의 차수를 여진 차수 q와 일치시키려고 하고 있다고 생각된다. 그리고, 원심 진자식의 진동 감쇠 장치에서는, 이러한 설계를 행함으로써, 기본적으로 양호한 진동 감쇠 성능을 확보할 수 있다. 이에 반해, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치에서는, 당해 진동 감쇠 장치가 가장 양호하게 감쇠할 수 있는 진동의 차수를 구동 장치의 여진 차수와 일치시켜도 양호한 진동 감쇠 성능이 얻어지지 않는 경우가 있고, 그 차수를 보다 적정하게 설정하여 진동 감쇠 성능을 향상시킨다는 면에서, 더욱 개선의 여지가 있다.
그래서, 본 개시의 발명은, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치의 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것을 주목적으로 한다.
본 개시의 진동 감쇠 장치는, 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소의 회전 중심의 둘레로 그 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 상기 복원력 발생 부재를 통하여 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재에 연동하여 상기 회전 중심의 둘레로 요동하는 관성 질량체를 포함하고, 유실 내에 배치되는 진동 감쇠 장치에 있어서, 상기 진동 감쇠 장치의 차수는, 상기 엔진의 여진 차수와 상기 유실 내의 기름의 영향을 고려한 오프셋값의 합보다도 크고, 상기 회전 요소에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 상기 유실 내에서 작동하는 상기 진동 감쇠 장치의 상기 차수의 수렴값인 기준 차수가 상기 여진 차수보다도 커지는 것이다.
본 발명자들의 연구에 의하면, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치에서는, 입력 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 당해 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수를 엔진의 여진 차수에 일치시키기보다도, 당해 여진 차수보다도 크게 함으로써, 진동 감쇠 성능을 보다 향상시킬 수 있다는 것이 판명되었다. 따라서, 유실 내에 배치되는 진동 감쇠 장치에서는, 당해 진동 감쇠 장치의 차수를 엔진의 여진 차수와 유실 내의 기름의 영향을 고려한 오프셋값의 합보다도 크게 함과 함께, 기준 차수를 엔진의 여진 차수보다도 크게 함으로써, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치의 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 진동 감쇠 장치를 포함하는 발진 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 발진 장치의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 진동 감쇠 장치의 정면도이다.
도 4는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 5a는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5b는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5c는 본 개시의 진동 감쇠 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 엔진의 회전수와 본 개시의 댐퍼 장치의 출력 요소에 있어서의 토크 변동 TFluc의 관계를 예시하는 설명도이다.
도 7은 기준 차수 qref와 본 개시의 댐퍼 장치의 출력 요소에 있어서의 토크 변동 TFluc의 관계를 예시하는 설명도이다.
도 8은 본 개시의 진동 감쇠 장치의 설계 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 본 개시에 있어서의 또 다른 진동 감쇠 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 본 개시에 있어서의 다른 진동 감쇠 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 개시에 있어서의 또 다른 진동 감쇠 장치의 정면도이다.
도 12는 본 개시의 다른 진동 감쇠 장치를 도시하는 확대도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 진동 감쇠 장치의 주요부 확대 단면도이다.
도 14는 도 12에 도시하는 진동 감쇠 장치의 변형 양태를 도시하는 주요부 확대 단면도이다.
도 15는 도 12에 도시하는 진동 감쇠 장치의 다른 변형 양태를 도시하는 주요부 확대도이다.
도 16은 도 12에 도시하는 진동 감쇠 장치의 변형 양태를 도시하는 주요부 확대 단면도이다.
도 17은 본 개시의 진동 감쇠 장치를 포함하는 댐퍼 장치의 변형 양태를 도시하는 개략 구성도이다.
도 18은 본 개시의 진동 감쇠 장치를 포함하는 댐퍼 장치의 다른 변형 양태를 도시하는 개략 구성도이다.
이어서, 도면을 참조하면서, 본 개시의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 개시의 진동 감쇠 장치(20)를 포함하는 발진 장치(1)의 개략 구성도이다. 동 도면에 도시하는 발진 장치(1)는 예를 들어 구동 장치로서의 엔진(내연 기관)(EG)을 구비한 차량에 탑재되어서 엔진(EG)으로부터의 동력을 차량의 드라이브 샤프트(DS)에 전달하기 위한 것이고, 진동 감쇠 장치(20)에 추가로, 엔진(EG)의 크랭크 샤프트에 연결되는 입력 부재로서의 프론트 커버(3)와, 프론트 커버(3)에 고정되어서 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), 로크업 클러치(8), 댐퍼 장치(10) 등을 포함한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「축방향」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, 「둘레 방향」은, 특별히 명기하는 것을 제외하고, 기본적으로, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10), 당해 댐퍼 장치(10) 등의 회전 요소의 둘레 방향, 즉 당해 회전 요소의 회전 방향을 따른 방향을 나타낸다.
펌프 임펠러(4)는 도 2에 도시한 바와 같이, 프론트 커버(3)에 밀폐 고정되는 펌프 셸(40)과, 펌프 셸(40)의 내면에 배치된 복수의 펌프 블레이드(41)를 갖는다. 터빈 러너(5)는 도 2에 도시한 바와 같이, 터빈 셸(50)과, 터빈 셸(50)의 내면에 배치된 복수의 터빈 블레이드(51)를 갖는다. 터빈 셸(50)의 내주부는, 복수의 리벳을 통하여 댐퍼 허브(7)에 고정된다.
펌프 임펠러(4)와 터빈 러너(5)는, 서로 대향하고, 양자 사이에는, 터빈 러너(5)로부터 펌프 임펠러(4)에 대한 작동유(작동유체)의 흐름을 정류하는 스테이터(6)가 동축으로 배치된다. 스테이터(6)는 복수의 스테이터 블레이드(60)를 갖고, 스테이터(6)의 회전 방향은, 원웨이 클러치(61)에 의해 일방향으로만 설정된다. 이들의 펌프 임펠러(4), 터빈 러너(5) 및 스테이터(6)는 작동유를 순환시키는 토러스(환형 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 유압식 다판 클러치로서 구성되어 있고, 댐퍼 장치(10)를 통하여 프론트 커버(3)와 댐퍼 허브(7), 즉 변속기(TM)의 입력축(IS)을 연결하는 로크업을 실행함과 함께 당해 로크업을 해제한다. 로크업 클러치(8)는 프론트 커버(3)에 고정된 센터피스(3s)에 의해 축방향으로 이동 가능하게 지지되는 로크업 피스톤(80)과, 댐퍼 장치(10)의 입력 요소인 드라이브 부재(11)에 일체화된 클러치 드럼으로서의 드럼부(11d)과, 로크업 피스톤(80)과 대향하도록 프론트 커버(3)의 내면에 고정되는 환형 클러치 허브(82)와, 드럼부(11d)의 내주면에 형성된 스플라인에 끼워 맞춰지는 복수의 제1 마찰 걸림 결합 플레이트(양면에 마찰재를 갖는 마찰판)(83)와, 클러치 허브(82)의 외주면에 형성된 스플라인에 끼워 맞춰지는 복수의 제2 마찰 걸림 결합 플레이트(세퍼레이터 플레이트)(84)를 포함한다.
또한, 로크업 클러치(8)는 로크업 피스톤(80)을 기준으로 하여 프론트 커버(3)와는 반대측, 즉 로크업 피스톤(80)보다도 댐퍼 장치(10)측에 위치하도록 프론트 커버(3)의 센터피스(3s)에 설치되는 환형 플랜지 부재(유실 구획 형성 부재)(85)와, 프론트 커버(3)와 로크업 피스톤(80) 사이에 배치되는 복수의 리턴 스프링(86)을 포함한다. 도시한 바와 같이, 로크업 피스톤(80)과 플랜지 부재(85)는, 걸림 결합 유실(87)을 구획 형성하고, 당해 걸림 결합 유실(87)에는, 도시하지 않은 유압 제어 장치로부터 작동유(걸림 결합 유압)가 공급된다. 그리고, 걸림 결합 유실(87)에 대한 걸림 결합 유압을 높이는 것에 의해, 제1 및 제2 마찰 걸림 결합 플레이트(83, 84)를 프론트 커버(3)를 향하여 압박하도록 로크업 피스톤(80)을 축 방향으로 이동시키고, 그것에 의해 로크업 클러치(8)를 걸림 결합(완전 걸림 결합 또는 슬립 걸림 결합)시킬 수 있다. 또한, 로크업 클러치(8)는 유압식 단판 클러치로서 구성되어도 된다.
댐퍼 장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 요소로서, 상기 드럼부(11d)를 포함하는 드라이브 부재(입력 요소)(11)와, 중간 부재(중간 요소)(12)와, 드리븐 부재(출력 요소)(15)를 포함한다. 또한, 댐퍼 장치(10)는 토크 전달 요소로서, 동일 원주 상에 둘레 방향으로 간격을 두고 교대로 배치되는 각각 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개씩)의 제1 스프링(제1 탄성체)(SP1) 및 제2 스프링(제2 탄성체)(SP2)을 포함한다. 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)으로서는, 하중이 가해져 있지 않을 때에 원호형으로 연장되는 축심을 가지도록 감긴 금속재로 이루어지는 아크 코일 스프링이나, 하중이 가해져 있지 않을 때에 곧바로 연장되는 축심을 갖도록 나선상으로 감긴 금속재로 이루어지는 스트레이트 코일 스프링이 채용된다. 또한, 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)으로서는, 도시한 바와 같이, 소위 이중 스프링이 채용되어도 된다.
댐퍼 장치(10)의 드라이브 부재(11)는 외주측에 상기 드럼부(11d)를 포함하는 환형 부재이며, 내주부로부터 둘레 방향으로 간격을 두고 직경 방향 내측으로 연장된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 90° 간격으로 4개)의 스프링 맞닿음부(11c)를 갖는다. 중간 부재(12)는 환형의 판형 부재이며, 외주부로부터 둘레 방향으로 간격을 두고 직경 방향 내측으로 연장된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 90° 간격으로 4개)의 스프링 맞닿음부(12c)를 갖는다. 중간 부재(12)는 댐퍼 허브(7)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 드라이브 부재(11)의 직경 방향 내측에서 당해 드라이브 부재(11)에 의해 포위된다.
드리븐 부재(15)는 도 2에 도시한 바와 같이, 환형 제1 드리븐 플레이트(16)와, 도시하지 않은 복수의 리벳을 통하여 당해 제1 드리븐 플레이트(16)에 일체로 회전하도록 연결되는 환형 제2 드리븐 플레이트(17)를 포함한다. 제1 드리븐 플레이트(16)는 판형의 환형 부재로서 구성되어 있고, 제2 드리븐 플레이트(17)보다도 터빈 러너(5)에 근접하도록 배치되고, 터빈 러너(5)의 터빈 셸(50)과 함께 댐퍼 허브(7)에 복수의 리벳을 통하여 고정된다. 제2 드리븐 플레이트(17)는 제1 드리븐 플레이트(16)보다도 작은 내경을 갖는 판형의 환형 부재로서 구성되어 있고, 당해 제2 드리븐 플레이트(17)의 외주부가 도시하지 않은 복수의 리벳을 통하여 제1 드리븐 플레이트(16)에 체결된다.
제1 드리븐 플레이트(16)는 각각 원호형으로 연장됨과 함께 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배치된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 수용창(16w)과, 각각 대응하는 스프링 수용창(16w)의 내주연을 따라서 연장함과 함께 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 지지부(16a)와, 각각 대응하는 스프링 수용창(16w)의 외주연을 따라서 연장함과 함께 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열되어 대응하는 스프링 지지부(16a)와 제1 드리븐 플레이트(16)의 직경 방향에 있어서 대향하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 지지부(16b)와, 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 맞닿음부(16c)를 갖는다. 제1 드리븐 플레이트(16)의 복수의 스프링 맞닿음부(16c)는 둘레 방향을 따라서 서로 인접하는 스프링 수용창(16w)(스프링 지지부(16a, 16b))의 사이에 1개씩 설치된다.
제2 드리븐 플레이트(17)도, 각각 원호형으로 연장됨과 함께 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배치된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 수용창(17w)과, 각각 대응하는 스프링 수용창(17w)의 내주연을 따라서 연장함과 함께 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 지지부(17a)와, 각각 대응하는 스프링 수용창(17w)의 외주연을 따라서 연장함과 함께 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열되어 대응하는 스프링 지지부(17a)와 제2 드리븐 플레이트(17)의 직경 방향에 있어서 대향하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 지지부(17b)와, 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 스프링 맞닿음부(17c)를 갖는다. 제2 드리븐 플레이트(17)의 복수의 스프링 맞닿음부(17c)는 둘레 방향을 따라서 서로 인접하는 스프링 지지부(17a, 17b)(스프링 수용창)의 사이에 1개씩 설치된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 드라이브 부재(11)는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 드리븐 플레이트(16)를 통하여 댐퍼 허브(7)에 의해 지지되는 제2 드리븐 플레이트(17)의 외주면에 의해 회전 가능하게 지지되고, 이에 의해, 당해 드라이브 부재(11)는 댐퍼 허브(7)에 대하여 중심이 맞춰진다.
댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)은, 댐퍼 장치(10)의 둘레 방향을 따라서 교대로 배열되도록, 드라이브 부재(11)의 서로 인접하는 스프링 맞닿음부(11c)의 사이에 1개씩 배치된다. 또한, 중간 부재(12)의 각 스프링 맞닿음부(12c)는 서로 인접하는 스프링 맞닿음부(11c)의 사이에 배치되어서 쌍을 이루는(직렬로 작용하는) 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)의 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 각 제1 스프링(SP1)의 일단부는, 드라이브 부재(11)가 대응하는 스프링 맞닿음부(11c)와 맞닿고, 각 제1 스프링(SP1)의 타단부는, 중간 부재(12)가 대응하는 스프링 맞닿음부(12c)와 맞닿는다. 또한, 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 각 제2 스프링(SP2)의 일단부는, 중간 부재(12)가 대응하는 스프링 맞닿음부(12c)와 맞닿고, 각 제2 스프링(SP2)의 타단부는, 드라이브 부재(11)가 대응하는 스프링 맞닿음부(11c)와 맞닿는다.
한편, 제1 드리븐 플레이트(16)의 복수의 스프링 지지부(16a)는 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각 대응하는 1조의 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)의 터빈 러너(5)측의 측부를 내주측으로부터 지지(가이드)한다. 또한, 복수의 스프링 지지부(16b)는 각각 대응하는 1조의 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)의 터빈 러너(5)측의 측부를 외주측으로부터 지지(가이드)한다. 또한, 제2 드리븐 플레이트(17)의 복수의 스프링 지지부(17a)는 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각 대응하는 1조의 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)의 로크업 피스톤(80)측의 측부를 내주측으로부터 지지(가이드)한다. 또한, 복수의 스프링 지지부(17b)는 각각 대응하는 1조의 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)의 로크업 피스톤(80)측의 측부를 외주측으로부터 지지(가이드)한다.
또한, 드리븐 부재(15)의 각 스프링 맞닿음부(16c) 및 각 스프링 맞닿음부(17c)는 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 드라이브 부재(11)의 스프링 맞닿음부(11c)와 마찬가지로, 쌍을 이루지 않는(직렬로 작용하지 않는) 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)의 사이에서 양자의 단부와 맞닿는다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)의 설치 상태에 있어서, 각 제1 스프링(SP1)의 상기 일단부는, 드리븐 부재(15)가 대응하는 스프링 맞닿음부(16c, 17c)와도 맞닿고, 각 제2 스프링(SP2)의 상기 타단부는, 드리븐 부재(15)가 대응하는 스프링 맞닿음부(16c, 17c)와도 맞닿는다. 이 결과, 드리븐 부재(15)는 복수의 제1 스프링(SP1)과, 중간 부재(12)와, 복수의 제2 스프링(SP2)을 통하여 드라이브 부재(11)에 연결되고, 서로 쌍을 이루는 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)은, 드라이브 부재(11)와 드리븐 부재(15) 사이에서, 중간 부재(12)의 스프링 맞닿음부(12c)를 통하여 직렬로 연결된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 발진 장치(1)나 댐퍼 장치(10)의 축심과 각 제1 스프링(SP1)의 축심의 거리와, 발진 장치(1) 등의 축심과 각 제2 스프링(SP2)의 축심의 거리가 동등하게 되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 댐퍼 장치(10)는 중간 부재(12)와 드리븐 부재(15)의 상대 회전 및 제2 스프링(SP2)의 휨을 규제하는 제1 스토퍼와, 드라이브 부재(11)와 드리븐 부재(15)의 상대 회전을 규제하는 제2 스토퍼를 포함한다. 제1 스토퍼는, 엔진(EG)으로부터 드라이브 부재(11)에 전달되는 토크가 댐퍼 장치(10)의 최대 비틀림각에 대응한 토크 T2(제2 역치)보다도 작은 미리 정해진 토크(제1 역치) T1에 도달한 단계에서 중간 부재(12)와 드리븐 부재(15)의 상대 회전을 규제하도록 구성된다. 또한, 제2 스토퍼는, 드라이브 부재(11)에 전달되는 토크가 최대 비틀림각에 대응한 토크 T2에 도달한 단계에서 드라이브 부재(11)와 드리븐 부재(15)의 상대 회전을 규제하도록 구성된다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)는 2단계(2 스테이지)의 감쇠 특성을 가지게 된다. 또한, 제1 스토퍼는, 드라이브 부재(11)와 중간 부재(12)의 상대 회전 및 제1 스프링(SP1)의 휨을 규제하도록 구성되어도 된다. 또한, 댐퍼 장치(10)에는, 드라이브 부재(11)와 중간 부재(12)의 상대 회전 및 제1 스프링(SP1)의 휨을 규제하는 스토퍼와, 중간 부재(12)와 드리븐 부재(15)의 상대 회전 및 제2 스프링(SP2)의 휨을 규제하는 스토퍼가 설치되어도 된다.
진동 감쇠 장치(20)는 댐퍼 장치(10)의 드리븐 부재(15)에 연결되고, 하우징으로서의 프론트 커버(3) 및 펌프 셸(40)에 의해 구획 형성되고 작동유로 채워지는 유체 전동실(유실)(9)의 내부에 배치된다. 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 진동 감쇠 장치(20)는 지지 부재(제1 링크)로서의 제1 드리븐 플레이트(16)와, 각각 제1 연결축(21)을 통하여 제1 드리븐 플레이트(16)에 회전 가능하게 연결되는 복원력 발생 부재(제2 링크)로서의 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 크랭크 부재(22)와, 1개의 환형 관성 질량체(제3 링크)(23)와, 각각 대응하는 크랭크 부재(22)와 관성 질량체(23)를 상대 회전 가능하게 연결하는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 제2 연결축(24)을 포함한다.
제1 드리븐 플레이트(16)는 도 3에 도시한 바와 같이, 그 외주면(161)으로부터 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 직경 방향 외측으로 돌출되도록 형성된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 돌출 지지부(162)를 갖는다. 도시한 바와 같이, 각 크랭크 부재(22)의 한쪽 단부는, 대응하는 제1 드리븐 플레이트(16)의 돌출 지지부(162)에 제1 연결축(21)(도 3 참조)을 통하여 회전 가능하게 연결된다. 본 실시 형태에 있어서, 각 크랭크 부재(22)는 도 4에 도시한 바와 같이, 2매의 플레이트 부재(220)를 갖는다. 각 플레이트 부재(220)는 원호형의 평면 형상을 갖도록 금속판에 의해 형성되어 있고, 본 실시 형태에 있어서, 플레이트 부재(220)의 외주연의 곡률 반경은, 관성 질량체(23)의 외주연의 곡률 반경과 동일하게 정해져 있다.
2매의 플레이트 부재(220)는 대응하는 돌출 지지부(162) 및 관성 질량체(23)를 통하여 댐퍼 장치(10)의 축방향으로 서로 대향함과 함께 제1 연결축(21)에 의해 서로 연결된다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 연결축(21)은 제1 드리븐 플레이트(16)의 돌출 지지부(162)에 형성된 미끄럼 베어링부로서의 연결 구멍(원공)과, 각 플레이트 부재(220)에 형성된 미끄럼 베어링부로서의 연결 구멍(원공)에 삽입 관통됨과 함께 양단이 코오킹되는 리벳이다. 이에 의해, 제1 드리븐 플레이트(16)(드리븐 부재(15))와, 각 크랭크 부재(22)는, 서로 회전 대우를 이룬다. 또한, 제1 연결축(21)은 돌출 지지부(162)와 2매의 플레이트 부재(220) 중 한쪽에 형성된 미끄럼 베어링부로서의 연결 구멍에 삽입 관통됨과 함께, 다른 쪽에 의해 지지(끼워 맞춤 또는 고정)되는 것이어도 된다. 또한, 플레이트 부재(220)와 제1 연결축(21) 사이 및 돌출 지지부(162)와 제1 연결축(21) 사이 중 적어도 어느 한 쪽에, 볼 베어링 등의 구름 베어링이 배치되어도 된다.
관성 질량체(23)는 금속판에 의해 형성된 2매의 환형 부재(230)를 포함하고, 관성 질량체(23)(2매의 환형 부재(230))의 중량은, 1개의 크랭크 부재(22)의 중량보다도 충분히 무겁게 정해진다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 환형 부재(230)는 짧은 원통형(원환형)의 본체(231)와, 본체(231)의 내주면으로부터 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 직경 방향 내측으로 돌출되는 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 돌출부(232)를 갖는다. 2매의 환형 부재(230)는 돌출부(232)끼리가 당해 환형 부재(230)의 축방향에 대향하도록 도시하지 않은 고정구를 통하여 연결된다.
각 돌출부(232)에는, 크랭크 부재(22)와 관성 질량체(23)를 연결하는 제2 연결축(24)을 가이드하는 가이드부(235)가 형성되어 있다. 가이드부(235)는 원호형으로 연장되는 개구부이며, 오목 곡면형의 가이드면(236)과, 당해 가이드면(236)보다도 환형 부재(제1 드리븐 플레이트(16))의 직경 방향에 있어서의 내측(환형 부재(230)의 중심측)에서 가이드면(236)과 대향하는 볼록 곡면형의 지지면(237)과, 가이드면(236) 및 지지면(237)의 양측에서 양자에 연속하는 2개의 스토퍼면(238)을 포함한다. 가이드면(236)은 일정한 곡률 반경을 갖는 오목 원기둥면이다. 지지면(237)은 원호형으로 연장되는 볼록 곡면이며, 스토퍼면(238)은 원호형으로 연장되는 오목 곡면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 가이드부(235)(가이드면(236), 지지면(237) 및 스토퍼면(238))는 가이드면(236)의 곡률 중심과 환형 부재(230)의 중심(제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC))을 통과하는 직선에 대하여 좌우 대칭으로 형성된다. 그리고, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 가이드면(236)의 곡률 중심을 통과하여 돌출부(232)(환형 부재(230))에 직교하는 직선이, 2매의 환형 부재(230), 즉 관성 질량체(23)에 대한 상대 위치가 불변이 되는(관성 질량체(23)에 대하여 이동하지 않는) 가상축(제3 연결축)(25)으로서 정해진다.
제2 연결축(24)은 중실(또는 중공)의 둥근 막대형으로 형성됨과 함께, 양단으로부터 축방향 외측으로 돌출되는 예를 들어 둥근 막대형의 두 돌기부(24a)를 갖는다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 연결축(24)의 두 돌기부(24a)는 각각 크랭크 부재(22)의 플레이트 부재(220)에 형성된 연결 구멍(원공)에 끼워 맞춤(고정)된다. 본 실시 형태에 있어서, 돌기부(24a)가 끼워 맞춰지는 플레이트 부재(220)의 연결 구멍은, 그 중심이 크랭크 부재(22)의 무게 중심 G(플레이트 부재(220)의 길이 방향에 있어서의 중앙부 부근)를 통과하는 직선과 동축으로 연장되도록 각 플레이트 부재(220)에 형성된다. 이에 의해, 제1 드리븐 플레이트(16)(돌출 지지부(162))와 크랭크 부재(22)를 연결하는 제1 연결축(21)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심 G까지의 길이는, 제1 연결축(21)과, 크랭크 부재(22)와 관성 질량체(23)를 연결하는 제2 연결축(24)의 축간 거리(중심간 거리)와 일치한다. 또한, 크랭크 부재(22)(플레이트 부재(220))의 다른 쪽 단부는, 제2 연결축(24)에 대하여 제1 연결축(21)과는 반대측에 위치한다. 또한, 제2 연결축(24)의 각 돌기부(24a)는 크랭크 부재(22)의 플레이트 부재(220)에 형성된 미끄럼 베어링부로서의 연결 구멍(원공)에 삽입 관통되어도 된다. 즉, 제2 연결축(24)은 2매의 플레이트 부재 즉 크랭크 부재(22)에 의해 양측으로부터 회전 가능하게 지지되어도 된다. 또한, 플레이트 부재(220)와, 제2 연결축(24)의 돌기부(24a) 사이에 볼 베어링 등의 구름 베어링이 배치되어도 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제2 연결축(24)은 복수의 롤러(전동체)(26)를 통하여 원통형의 외륜(27)을 회전 가능하게 지지한다. 외륜(27)의 외경은, 상기 가이드부(235)의 가이드면(236)과 지지면(237)의 간격보다도 약간 작게 정해진다. 제2 연결축(24) 및 외륜(27)은 크랭크 부재(22)에 의해 지지됨과 함께, 당해 외륜(27)이 가이드면(236) 상에서 전동(轉動)하도록 관성 질량체(23)가 대응하는 가이드부(235) 내에 배치된다. 이에 의해, 관성 질량체(23)는 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC)과 동축 또한 당해 회전 중심(RC)의 둘레로 회전 가능하게 배치되게 된다. 또한, 복수의 롤러(26), 외륜(27) 및 제2 연결축(24)은 구름 베어링을 구성한다는 점에서, 크랭크 부재(22)와 관성 질량체(23)의 상대 회전이 허용되어, 각 크랭크 부재(22)와 관성 질량체(23)는, 서로 회전 대우를 이룬다. 또한, 제2 연결축(24)과 외륜(27) 사이에는, 복수의 롤러(26) 대신 복수의 볼이 배치되어도 된다.
상술한 바와 같이, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 제1 드리븐 플레이트(16)(드리븐 부재(15))와, 각 크랭크 부재(22)가 서로 회전 대우를 이루고, 각 크랭크 부재(22)와 관성 질량체(23)의 가이드부(235)에 의해 가이드되는 제2 연결축(24)이 서로 회전 대우를 이룬다. 또한, 관성 질량체(23)는 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC)의 둘레로 회전 가능하게 배치된다. 이에 의해, 제1 드리븐 플레이트(16)가 일방향으로 회전하면, 각 제2 연결축(24)은 관성 질량체(23)의 가이드부(235)에 의해 가이드되면서 제2 링크에 연동하고, 제1 연결축(21)의 축간 거리를 일정하게 유지하면서 당해 제1 연결축(21)의 둘레로 요동(왕복 회전 운동)함과 함께 가상축(25)의 축간 거리를 일정하게 유지하면서 당해 가상축(25)의 둘레로 요동(왕복 회전 운동)한다. 즉, 각 크랭크 부재(22)는 제2 연결축(24)의 이동에 따라서 제1 연결축(21)의 둘레로 요동하고, 가상축(25) 및 관성 질량체(23)는 이동하는 제2 연결축(24)의 둘레로 요동함과 함께, 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC) 둘레로 요동(왕복 회전 운동)하게 된다. 이 결과, 제1 드리븐 플레이트(16), 크랭크 부재(22), 관성 질량체(23), 제1 및 제2 연결축(21, 24), 및 가이드부(235)는 실질적으로 제1 드리븐 플레이트(16)를 고정절로 하는 4절 회전 연쇄 기구를 구성한다.
또한, 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC)과 제1 연결축(21)의 축간 거리를 "L1"이라 하고, 제1 연결축(21)과 제2 연결축(24)의 축간 거리를 "L2"라 하고, 제2 연결축(24)과 가상축(25)의 축간 거리를 "L3"이라 하고, 가상축(25)과 회전 중심(RC)의 축간 거리를 "L4"라 했을 때에(도 2 참조), 본 실시 형태에서는, 제1 드리븐 플레이트(16), 크랭크 부재(22), 관성 질량체(23), 제2 연결축(24) 및 관성 질량체(23)의 가이드부(235)가 L1+L2>L3+L4라고 하는 관계를 만족시키도록 구성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 연결축(24)과 가상축(25)의 축간 거리 L3(가이드면(236)의 곡률 반경-외륜(27)의 반경)이 축간 거리 L1, L2 및 L4보다도 짧고, 또한 각 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(23)의 동작에 지장이 없는 범위에서, 가능한 한 짧게 정해진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 링크로서의 제1 드리븐 플레이트(16)(돌출 지지부(162))는 회전 중심(RC)과 제1 연결축(21)의 축간 거리 L1이, 축간 거리 L2, L3 및 L4보다도 길어지도록 구성된다.
이에 의해, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)에서는, L1>L4>L2>L3이라고 하는 관계가 성립하고, 제1 드리븐 플레이트(16), 크랭크 부재(22), 관성 질량체(23), 제1 및 제2 연결축(21, 24), 및 가이드부(235)는 실질적으로 제2 연결축(24)과 가상축(25)을 연결하는 선분(가상 링크)과 대향하는 제1 드리븐 플레이트(16)를 고정절로 하는 양쪽 지레 기구를 구성한다. 추가로, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)에서는, 제1 연결축(21)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심 G까지의 길이를 "Lg"라 했을 때에, Lg=L2라고 하는 관계가 성립한다.
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 제1 및 제2 연결축(21, 24)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, 제2 연결축(24)의 중심과, 가상축(25)의 중심과, 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC)이 일직선 상에 위치한다. 또한, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)는 제2 연결축(24)의 중심, 가상축(25)의 중심 및 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC)이 일직선 상에 위치하는 평형 상태에서, 제1 연결축(21)의 중심으로부터 제2 연결축(24)의 중심을 향하는 방향과, 제2 연결축(24)의 중심으로부터 회전 중심(RC)을 향하는 방향이 이루는 각도를 "φ"라 했을 때에, 60°≤φ≤120°, 보다 바람직하게는 70°≤φ≤90°을 충족하도록 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 통하여 변속기(TM)의 입력축(IS)에 전달된다. 또한, 로크업 클러치(8)에 의해 로크업이 실행되는 때에는, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진(EG)으로부터의 토크(동력)가 프론트 커버(3), 로크업 클러치(8), 드라이브 부재(11), 제1 스프링(SP1), 중간 부재(12), 제2 스프링(SP2), 드리븐 부재(15), 댐퍼 허브(7)라고 하는 경로를 통하여 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 드라이브 부재(11)가 회전하면, 드라이브 부재(11)에 전달되는 토크가 토크 T1에 도달할 때까지, 드라이브 부재(11)와 드리븐 부재(15) 사이에서, 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)이 중간 부재(12)를 통하여 직렬로 작용한다. 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 댐퍼 장치(10)의 제1 및 제2 스프링(SP1, SP2)에 의해 감쇠(흡수)된다. 또한, 드라이브 부재(11)에 전달되는 토크가 토크 T1 이상이 되면 당해 토크가 토크 T2에 도달할 때까지, 엔진(EG)으로부터의 토크의 변동이 댐퍼 장치(10)의 제1 스프링(SP1)에 의해 감쇠(흡수)된다.
또한, 발진 장치(1)에서는, 로크업의 실행에 따라 로크업 클러치(8)에 의해 프론트 커버(3)에 연결된 댐퍼 장치(10)가 프론트 커버(3)와 함께 회전하면, 댐퍼 장치(10)의 제1 드리븐 플레이트(16)(드리븐 부재(15))도 발진 장치(1)의 축심 둘레에 프론트 커버(3)와 동일 방향으로 회전한다. 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전에 수반하여, 진동 감쇠 장치(20)를 구성하는 각 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(23)는 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시하는 바와 같이, 제1 드리븐 플레이트(16)에 대하여 요동한다. 이에 의해, 요동하는 관성 질량체(23)로부터, 엔진(EG)으로부터 드라이브 부재(11)에 전달되는 진동과는 역위상의 진동을 각 가이드부(235), 각 제2 연결축(24) 및 각 크랭크 부재(22)를 통하여 제1 드리븐 플레이트(16)에 부여하여, 당해 제1 드리븐 플레이트(16)의 진동을 감쇠하는 것이 가능하게 된다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)는 엔진(EG)으로부터 제1 드리븐 플레이트(16)에 전달되는 진동의 차수(여진 차수: 엔진(EG)가 예를 들어 3기통 엔진일 경우, 1.5차, 엔진(EG)이 예를 들어 4기통 엔진일 경우, 2차)에 따른 차수를 가지도록 구성되어, 엔진(EG)(제1 드리븐 플레이트(16))의 회전수에 무관하게, 엔진(EG)으로부터 제1 드리븐 플레이트(16)에 전달되는 진동을 감쇠한다. 이에 의해, 댐퍼 장치(10)의 중량 증가를 억제하면서, 당해 댐퍼 장치(10)와 진동 감쇠 장치(20)의 양쪽에 의해 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(23)의 양쪽에 연결되는 링크, 즉 일반적인 4절 회전 연쇄 기구에 있어서의 연접 로드를 사용하지 않고, 4절 회전 연쇄 기구를 구성할 수 있다. 따라서, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 두께나 중량을 증가시켜서 당해 연접 로드의 강도나 내구성을 확보할 필요가 없게 된다는 점에서, 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 양호하게 억제하는 것이 가능하게 된다. 추가로, 연접 로드를 포함하지 않는 진동 감쇠 장치(20)에서는, 당해 연접 로드의 중량(관성 모멘트)의 증가에 의해 크랭크 부재(22)의 무게 중심 G가 회전 중심(RC)측으로 이동하는 것에 기인하여 당해 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력이 저하되는 것을 억제하여, 진동 감쇠 성능을 양호하게 확보할 수 있다
또한, 진동 감쇠 장치(20)의 가상축(25)에는 미끄럼 베어링이나 구름 베어링과 같은 베어링을 설치할 필요가 없다는 점에서, 제2 연결축(24)과 가상축(25)의 축간 거리 L3, 즉 일반적인 4절 회전 연쇄 기구에 있어서의 연접 로드의 길이 설정 자유도를 향상시켜서, 축간 거리 L3을 용이하게 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 당해 축간 거리 L3의 조정에 의해 진동 감쇠 장치(20)의 진동 감쇠 성능을 용이하게 향상시킬 수 있다. 또한, 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(23)의 양쪽에 연결되는 링크(연접 로드)가 불필요하게 됨으로써, 크랭크 부재(22)에 작용하는 원심력 Fc의 분력이 당해 크랭크 부재(22) 및 관성 질량체(23)의 양쪽에 연결되는 링크를 평형 상태에서의 위치로 복귀시키는 데 사용될 일은 없다. 따라서, 크랭크 부재(22)의 중량 증가를 억제하면서, 진동 감쇠 장치(20)의 진동 감쇠 성능을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이어서, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서의 설계 수순에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이 진동 감쇠 장치(20)로부터 연접 로드나 관성 질량체가 생략된 것은, 원심 진자식 흡진 장치에 상당한다고도 할 수 있지만, 원심 진자식 흡진 장치에서는, 진자 질량체의 지지 부재에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭이 증가함에 수반하여 진자 질량체의 편향각이 커지고, 당해 편향각이 커짐에 따라서 진자 질량체를 평형 상태(균형 위치)로 되돌리려고 하는 복원력이 작아진다. 이 때문에, 진자 질량체의 관성 모멘트 즉 원심 진자식 흡진 장치의 등가 질량의 변화량에 대한 복원력 즉 원심 진자식 흡진 장치의 등가 강성의 감소량이 커짐으로써, 원심 진자식 흡진 장치가 가장 양호하게 감쇠할 수 있는 진동의 차수인 유효 차수는, 진자 질량체의 편향각이 커짐에 따라서 작아진다. 그리고, 원심 진자식 흡진 장치에서는, 유효 차수의 감소량(여진 차수와의 차)이 커질수록, 진동 감쇠 성능이 악화되어버린다. 따라서, 원심 진자식 흡진 장치는, 일반적으로, 편향각이 커졌을 때의 유효 차수의 감소량이 가능한 한 작아지도록 설계된다.
이에 반해, 상술한 바와 같이 진동 감쇠 장치(20)에서는, 드라이브 부재(11)로부터 드리븐 부재(15)에 전달되는 토크(이하, 「입력 토크」라고 한다)의 진동의 진폭 λ가 커져서 관성 질량체(23)의 편향각이 커지면, 진동 감쇠 장치(20)에 의해 원래 감쇠되어야 할 진동의 차수, 즉 엔진(EG)의 여진 차수 qtag와, 당해 진동 감쇠 장치(20)에 의해 가장 양호하게 감쇠되는 진동의 차수인 유효 차수 qeff의 사이에 어긋남이 발생한다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)에서는, 관성 질량체(23)의 편향각 즉 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 커짐에 따라서, 진동 감쇠 장치의 제원에 따라서는, 유효 차수 qeff가 엔진(EG)의 여진 차수 qtag보다도 작아지는 경우도 있고, 커지는 경우도 있다.
그래서, 본 발명자들은, 먼저, 크랭크 부재(22)의 질량 m이나 관성 질량체(23)의 관성 모멘트(이너셔) J, 엔진(EG)의 기통수 n, 진동 감쇠 장치(20)의 탑재 요건에 의존하는 축간 거리 L1 등을 일정하게 하고, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 변화하더라도 유효 차수 qeff를 변화시키지 않는 축간 거리 L2, L3, L4, 및 길이 Lg(제1 연결축(21)의 중심으로부터 크랭크 부재(22)의 무게 중심 G까지의 길이)의 조합을 탐색하는 시뮬레이션을 행하였다. 시뮬레이션은, 축간 거리 L2, L3, L4, 및 길이 Lg를 바꾼 복수의 진동 감쇠 장치(20)의 모델에 있어서, 평형 상태에서의 위치로부터 관성 질량체(23)를 회전 중심(RC) 둘레에 있는 초기 각도(관성 질량체(23)의 회전 중심(RC) 둘레의 편향각에 상당하는 각도)만큼 회전시킨 상태를 초기 상태로 하고, 복수의 초기 각도마다 제1 드리븐 플레이트(16)에 진동 성분을 포함하지 않는 토크를 부여하여 당해 제1 드리븐 플레이트(16)를 일정한 회전수(예를 들어, 1000rpm)로 회전시켜, 관성 질량체(23) 등을 초기 각도에 따른 주파수로 요동시키는 것이다. 시뮬레이션에 사용된 복수의 모델은, 모두 3기통 엔진에 있어서의 여진 차수 qtag=1.5의 진동을 감쇠하도록 작성되고, 시뮬레이션 시에는, 유체 전동실(9) 내에서 크랭크 부재(22) 등에 작용하는 원심 유압이나, 부재 간의 마찰의 영향을 무시하였다.
그리고, 시뮬레이션의 결과, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서 다음 식 (1)의 관계가 성립하는 경우, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 변화하더라도 유효 차수 qeff가 대략 일정하게 유지되는 것이 판명되었다. 단, 식 (1)에 있어서의 "α", "β" 및 "γ"는, 모두, 시뮬레이션에 의해 정해지는 상수이다. 또한, 본 발명자들의 해석 결과, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서 다음 식 (2)의 관계가 성립하는 경우, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff가 커지고, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서 다음 식 (3)의 관계가 성립하는 경우, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff가 작아지는 것도 판명되었다. 또한, 해석의 결과, 식 (1), (2) 및 (3) 중 어느 것을 만족시키는 진동 감쇠 장치(20)에 있어서, 크랭크 부재(22)의 질량 m이나 관성 질량체(23)의 관성 모멘트 J를 변화시킴으로써, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 작아져 갈 때의 유효 차수 qeff의 수렴값(이하, 「기준 차수 qref」라고 한다)이 변화된다는 것이 판명되었다. 이 경우, 기준 차수 qref는, 크랭크 부재(22)의 질량 m이 작을수록 커지고, 관성 질량체(23)의 관성 모멘트 J가 클수록 커진다.
L4/(L3+L4)=α·(Lg/L2)+β·n+γ …(1)
L4/(L3+L4)>α·(Lg/L2)+β·n+γ …(2)
L4/(L3+L4)<α·(Lg/L2)+β·n+γ …(3)
또한, 본 발명자들은, 상술한 바와 같이 시뮬레이션이나 해석의 결과에 기초하여, 진동 감쇠 장치(20)에 있어서의 기준 차수 qref와 진동 감쇠 성능의 관계에 대하여 검토를 행하였다. 여기에서는, 유효 차수 qeff의 여진 차수 qtag으로부터의 어긋남양의 당해 여진 차수 qtag에 대한 비율 ρ가 서로 동일해지고, 또한 기준 차수 qref가 서로 상이하도록 작성된 복수의 진동 감쇠 장치(20)의 모델에 대해서, 시먼스 가부시키가이샤의 LMS Imagine.Lab Amesim(등록 상표)을 사용하여, 엔진(EG)(여기서는, 3기통 엔진)의 회전수 Ne과 최종적인 제진 대상(여기서, 드라이브 샤프트(DS))의 토크 변동 TFluc의 관계를 수치 해석에 의해 평가하였다. 또한, 유효 차수 qeff의 여진 차수 qtag으로부터의 어긋남양은, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 최대가 되어서 관성 질량체(23)의 편향각이 최대가 될 때의 유효 차수 qeff로부터, 여진 차수 qtag를 차감한 것이다.
해석에 사용한 LMS Imagine.Lab Amesim은, 입력된 역학 모델에 포함되는 각 회전 요소의 방정식을 도출함과 함께, 도출한 방정식군으로 이루어지는 연립방정식을 별도 입력된 당해 역학 모델의 설계 파라미터를 대입하여 푸는 것에 의해, 역학 모델의 회전 요소별로, 외력이 작용했을 때의 응답(시간별 각도 즉 회전 변위)을 산출하고, 산출한 응답과 당해 회전 요소의 전후의 강성으로부터 전달되는 토크를 산출하는 것이다. 해석에 사용한 역학 모델은, 진동 감쇠 장치(20) 및 최종적인 제진 대상(여기서, 드라이브 샤프트(DS))을 포함하는 엔진(EG)부터 차륜(W)까지의 차량 구조(도 1 참조)를 모의한 역학 모델이며, 제진 대상 및 진동 감쇠 장치(20)의 비선형성을 고려한 다자유도의 역학 모델이다. 또한, 해석 시에는, 상기 역학 모델에 있어서의 설계 파라미터 중, 드리븐 부재(15)의 관성 모멘트 J1, 관성 질량체(23)의 관성 모멘트 J2, 축간 거리 L3 및 L4, 그리고 모든 크랭크 부재(22)의 질량 m을, 발진 장치(1)(차량)에 대한 진동 감쇠 장치(20)의 탑재성 등을 고려하면서 적절히 변화시킴으로써, 복수의 진동 감쇠 장치(20)의 모델 간에서 기준 차수 qref를 서로 상이하게 하였다. 즉, 해석 시에는, 역학 모델에 있어서의 설계 파라미터 중, 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m 이외의 파라미터를 고정값으로 하였다.
도 6에, 서로 다른 기준 차수 qref를 갖는 진동 감쇠 장치(20)의 복수의 모델 M0 내지 M11에 있어서의 회전수 Ne와 드라이브 샤프트(DS)의 토크 변동 TFluc의 관계에 관한 해석 결과를 나타낸다. 동 도면은, 로크업의 실행에 의해 엔진(EG)으로부터 드리븐 부재(15)에 토크가 전달된 상태에서의 드라이브 샤프트(DS)의 토크 변동 TFluc(진동 레벨)의 해석 결과를 나타내는 것이다.
도 6에 있어서의 모델 M0은, 기준 차수 qref가 여진 차수 qtag(=1.5)와 일치하도록 드리븐 부재(15)의 관성 모멘트 J1, 관성 질량체(23)의 관성 모멘트 J2, 축간 거리 L3 및 L4, 그리고 모든 크랭크 부재(22)의 질량 m을 결정한 진동 감쇠 장치(20)의 모델이다. 모델 M1 내지 M7은, 기준 차수 qref가 값 0.005씩 증가하도록 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m을 정한 모델이다. 즉, 모델 M1의 기준 차수 qref는, qref=1.505이며, 모델 M2의 기준 차수 qref는, qref=1.510이며, 모델 M3의 기준 차수 qref는, qref=1.515이며, 모델 M4의 기준 차수 qref는, qref=1.520이며, 모델 M5의 기준 차수 qref는, qref=1.525이며, 모델 M6의 기준 차수 qref는, qref=1.530이며, 모델 M7의 기준 차수 qref는, qref=1.535이다. 또한, 모델 M8 내지 M11은, 기준 차수 qref가 값 0.005씩 감소하도록 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m을 정한 모델이다. 즉, 모델 M8의 기준 차수 qref는, qref=1.495이며, 모델 M9의 기준 차수 qref는, qref=1.490이며, 모델 M10의 기준 차수 qref는, qref=1.485이며, 모델 M11의 기준 차수 qref는, qref=1.480이다.
또한, 각 모델 M0 내지 M11의 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m은, 상기 식 (2)에 따라서 엔진(EG)으로부터 드리븐 부재(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff가 완만하게 커지도록(예를 들어, 비율 ρ가 10％ 전후의 일정값으로 되도록) 정해졌다. 또한, 모델 M0 내지 M11 사이에서는, 드리븐 부재(15)의 관성 모멘트 J1, 축간 거리 L3, L4, 및 크랭크 부재(22)의 질량 m을 일정하게 함과 함께 관성 질량체(23)의 관성 모멘트 J2를 변화시킴으로써 기준 차수 qref를 변화시켰다. 단, 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3 및 L4를 일정하게 함과 함께 크랭크 부재(22)의 질량 m을 변화시킴으로써 기준 차수 qref를 조정할 수 있는 것은 상술한 바와 같다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 기준 차수 qref가 여진 차수 qtag보다도 작아지는 모델 M9, M10 및 M11에서는, 로크업 클러치(8)의 로크업 회전수 Nlup 부근에 있어서의 드라이브 샤프트(DS)의 토크 변동 TFluc가 도면 중 파선으로 나타내는 허용값을 초과해버려, 로크업 영역의 미리 정해진 회전수 영역(예를 들어, 1000 내지 2000rpm)에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값(도면 중 동그라미 표시 참조)도 당해 허용값을 초과해버렸다. 또한, 기준 차수 qref가 여진 차수 qtag보다도 약간 작은 모델 M8에서는, 로크업 영역의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값이 상기 허용값을 하회했지만, 로크업 회전수 Nlup 부근에 있어서의 드라이브 샤프트(DS)의 토크 변동 TFluc은 당해 허용값을 초과해버렸다. 이에 반해, 기준 차수 qref가 여진 차수 qtag보다도 작아지는 모델 M1 내지 M7에서는, 로크업 회전수 Nlup 부근에 있어서의 드라이브 샤프트(DS)의 토크 변동 TFluc가 충분히 작아져서 상기 허용값이나 비율 ρ가 0％인 모델 M0의 것을 하회하고 있고, 로크업 영역의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값도 충분히 작게 되어 있다.
이러한 해석 결과로부터, 크랭크 부재(22)와 당해 크랭크 부재(22)에 연동하여 요동하는 관성 질량체(23)를 포함하는 진동 감쇠 장치(20)에서는, 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 작아져 갈 때의 유효 차수 qeff의 수렴값인 기준 차수 qref를 엔진(EG)의 여진 차수 qtag에 일치시키기 보다도, 당해 여진 차수 qtag보다도 크게 함으로써, 진동 감쇠 성능을 보다 향상시킬 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이것을 근거로 하여, 본 실시 형태의 진동 감쇠 장치(20)는 기준 차수 qref가 엔진(EG)의 여진 차수 qtag보다도 커지도록 설계된다.
또한, 도 7(및 도 6에 있어서의 이점쇄선)에 도시하는 바와 같이, 기준 차수 qref가 여진 차수 qtag(=1.50)와 일치하고 있는 모델 M0을 기점으로 하면, 기준 차수 qref가 작아질수록 로크업 영역의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값이 커진다. 또한, 도 7(및 도 6에 있어서의 이점쇄선)에 도시하는 바와 같이, 모델 M0을 기점으로 하면, 기준 차수 qref가 여진 차수 qtag보다도 큰 경우, 로크업 영역에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값은, 기준 차수 qref가 커지는 것에 수반하여 일단 감소한 후, 극소값 MIN을 거쳐서 증가로 돌아선다. 따라서, 이러한 경향을 근거로 하여, 진동 감쇠 장치(20)는 1.00×qtag<qref≤1.03×qtag, 보다 바람직하게는 1.01×qtag≤qref≤1.02×qtag를 충족하도록 설계되면 된다. 이에 의해, 로크업 영역의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값을 상기 극소값 MIN 부근의 값(목적으로 하는 범위)에 근접시켜서, 크랭크 부재(22)와 당해 크랭크 부재(22)에 연동하여 요동하는 관성 질량체(23)를 포함하는 진동 감쇠 장치(20)의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.
기준 차수 qref를 여진 차수 qtag보다도 크게 함과 함께, 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값을 상기 극소값 MIN에 보다 근접시키기 위해서는, 도 8에 도시한 바와 같은 수순을 거쳐서 진동 감쇠 장치(20)를 설계하면 된다. 즉, 진동 감쇠 장치(20)의 설계 시에는, 먼저, 진동 감쇠 장치(20) 및 최종적인 제진 대상을 포함하는 엔진(EG)부터 차륜(W)까지의 차량 구조를 모의한 상술한 바와 같은 역학 모델을 작성한다(스텝 S100). 이어서, 예를 들어 기준 차수 qref를 여진 차수 qtag와 일치시키거나, 또는 여진 차수 qtag보다도 약간 크게 하는 설계 파라미터로서의 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m을 설정한다(스텝 S110). 또한, 스텝 S110에서 설정한 설계 파라미터에 대해서, LMS Imagine.Lab Amesim 등의 소프트웨어를 사용한 수치 계산(상술한 응답의 계산)을 실행함과 함께(스텝 S120), 제진 대상인 드라이브 샤프트(DS)에 있어서의 토크 변동 TFluc을 도출한다(S130).
스텝 S130의 처리 후, 미리 정해진 회전수 영역(예를 들어, 1000 내지 2000rpm)에 있어서의 토크 변동 TFluc의 피크값의 극소값 MIN을 판별 가능한지 여부, 즉 토크 변동 TFluc의 피크값이 감소로부터 증가로 변한 것인지 여부를 판정한다(스텝 S140). 스텝 S140에서 토크 변동 TFluc의 피크값의 극소값 MIN을 판별 불능이라고 판정된 경우, 스텝 S110으로 되돌아가, 기준 차수 qref가 전회의 스텝 S110에서 설정된 설계 파라미터로부터 정해지는 기준 차수 qref보다도 커지도록 설계 파라미터로서의 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m을 재설정(변경)한다. 이때, 상술한 바와 같이, 기준 차수 qref를 크게 하기 위하여 관성 모멘트 J2 또는 질량 m만을 변화시켜도 된다. 이렇게 설계 파라미터를 재설정한 후, 상술한 스텝 S120 내지 S140의 처리를 다시 실행한다. 즉, 스텝 S120 및 S130의 처리는, 스텝 S110에서 기준 차수 qref가 커져 가도록 설계 파라미터를 설정(변경)하면서, 스텝 S140에서 토크 변동 TFluc의 피크값의 극소값 MIN을 판별 가능해졌다고 판정될 때까지 반복 실행된다.
스텝 S140에서 토크 변동 TFluc의 피크값의 극소값 MIN을 판별 가능해졌다고 판정되면, 당해 토크 변동 TFluc의 피크값을 목적으로 하는 범위 내로 하는 설계 파라미터, 즉 당해 피크값을 극소값 MIN에 보다 근접시키거나, 또는 당해 피크값을 극소값 MIN으로 하는 설계 파라미터 즉 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m을 선택한다(스텝 S150). 스텝 S150에서는, 예를 들어, 토크 변동 TFluc의 피크값이 증가로 돌아서기 직전의 설계 파라미터로부터 정해지는 기준 차수 qref보다도 기준 차수 qref가 커져 가도록 설계 파라미터(예를 들어, 관성 모멘트 J2 또는 질량 m)를 변경하면서 스텝 S120 및 S130과 마찬가지로 하여 토크 변동 TFluc을 도출하여, 토크 변동 TFluc의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 피크값을 극소값 MIN으로 하거나, 또는 당해 극소값 MIN 부근의 값으로 하는 설계 파라미터를 탐색하면 된다. 이와 같이 하여 선택한 설계 파라미터 즉 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m의 값을 설계값으로서 결정함으로써(스텝 S160), 기준 차수 qref를 여진 차수 qtag보다도 크게 하고, 또한 토크 변동 TFluc의 피크값을 상기 극소값 MIN에 보다 근접시키기 위한 설계가 완료된다. 그리고, 설계값으로서 정해진 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m의 값에 따라서 진동 감쇠 장치(20)의 기준 차수 qref가 정해지게 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 유효 차수 qeff는, 엔진(EG)의 여진 차수 qtag과 유체 전동실(9) 내의 작동유의 영향을 고려한 오프셋값 Δq와의 합보다도 크게 정해진다. 본 발명자들의 실험·해석에 의하면, 당해 오프셋값 Δq는, 발진 장치(1)(유체 전동 장치)의 토크비나 토크 용량, 유체 전동실(9)의 용적 등에 따라, 변동하는데, 0.05×qtag<Δq≤0.20×qtag의 범위의 값으로 되는 것이 판명되었다. 그리고, 도 8의 스텝 S110에서는, 소프트웨어에 의해 설계 파라미터가 자동적으로 설정(변경)되게 해도 되고, 별도 설정한 설계 파라미터를 소프트웨어에 입력하도록 해도 되고, 기준 차수 qref가 커져 가도록 미리 설정한 복수 조의 설계 파라미터(J1, J2, L3, L4, m)가 수치 해석에 사용되는 파라미터로서 순차 설정되도록 해도 된다. 또한, 도 8의 스텝 S150에서는, 토크 변동 TFluc의 피크값이 증가로 돌아서기 직전의 설계 파라미터와, 당해 피크값이 증가로 돌아서고 있을 때의 설계 파라미터로부터, 발진 장치(1)(차량)에 대한 진동 감쇠 장치(20)의 탑재성 등을 고려하면서, 토크 변동 TFluc의 피크값을 극소값 MIN 부근의 값으로 하는 설계 파라미터를 정해도 된다. 또한, 도 8의 스텝 S130에서 도출되는 토크 변동 TFluc의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 피크값이 미리 정해진 목적으로 하는 범위(허용 범위, 도 7에 있어서의 극소값 MIN 부근)에 포함되게 되는 설계 파라미터를 복수 추출함과 함께, 당해 복수의 설계 파라미터 중에서 토크 변동 TFluc의 피크값을 최소로 하는 것을 선택하여 설계값으로 해도 된다. 어떻든 간에, 상기 목적으로 하는 범위는, 기준 차수 qref를 엔진(EG)의 여진 차수 qtag와 일치시켰을 때의 제진 대상(드라이브 샤프트(DS))의 토크 변동 TFluc보다도 작게 정해지면 된다.
또한, 도 8의 스텝 S100에 있어서, 설계 파라미터로서의 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m은, 상기 식 (2)에 따라서 엔진(EG)으로부터 드리븐 부재(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff가 완만하게 크게 되도록 설정되어도 된다. 즉, 상기 (2) 식을 사용하여 엔진(EG)으로부터 드리븐 부재(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff가 커지도록 진동 감쇠 장치(20)를 설계함으로써, 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff의 어긋남이 발생했다고 해도, 당해 유효 차수 qeff의 어긋남에 기인하여 진동 감쇠 성능이 저하되는 영역을 보다 고회전측으로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 로크업 영역 내의 회전수 Ne가 비교적 낮은 영역에서 유효 차수 qeff의 어긋남에 의해 진동 감쇠 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있으므로, 엔진(EG)의 회전수 Ne가 낮은 영역에 있어서의 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
단, 진동 감쇠 장치(20)는 엔진(EG)으로부터 드리븐 부재(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭 λ가 변화하더라도 유효 차수 qeff가 변화하지 않도록(상기 비율이 0％로 되도록) 설계되어도 된다. 이 경우도, 로크업 영역 내의 회전수 Ne가 비교적 낮은 영역에서 유효 차수 qeff의 어긋남에 의해 진동 감쇠 성능이 저하되는 것을 억제하여, 엔진(EG)의 회전수 Ne가 낮은 영역에 있어서의 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다. 추가로, 이 경우에는, 관성 질량체(23)의 관성 모멘트 J의 증가나, 크랭크 부재(22)의 경량화에 수반하는 내구성의 저하를 억제하면서, 유효 차수 qeff의 어긋남에 의한 진동 감쇠 성능의 저하를 양호하게 억제할 수 있다. 이 결과, 진동 감쇠 장치(20)의 소형화나 내구성의 향상을 도모하면서, 진동 감쇠 성능을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)는 도 9에 도시하는 바와 같이, Lg>L2라는 관계를 만족시키도록 구성되어도 된다. 이에 의해, Lg=L2라는 관계를 만족시키는 경우에 비하여 제1 연결축(21)의 지지부(베어링부)에 작용하는 하중(부하)이 증가하게 되지만, 지레의 작용에 의해 크랭크 부재(22)에 작용하는 복원력 Fr을 보다 한층 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 반드시 무게 중심 G가 제1 및 제2 연결축(21, 24)의 중심을 통과하는 직선 상에 위치하고 있을 필요는 없다.
또한, 가이드부(235)는 크랭크 부재(22)에 형성되어도 되고, 제2 연결축(24)은 관성 질량체(23)에 의해 지지되어도 된다. 또한, 상기 가이드부(235)는 가이드면(236)과 대향하는 볼록 곡면형의 지지면(237) 및 스토퍼면(238)을 포함하지만, 도 10에 도시한 바와 같이, 당해 지지면(237) 및 스토퍼면(238)은 생략되어도 된다. 도 10에 도시하는 환형 부재(230V)의 돌출부(232)에 형성되는 가이드부(235V)는, 일정한 곡률 반경을 갖는 오목 곡면형(오목 원기둥면형)의 가이드면(236)을 갖는 대략 반원형의 절결로 된다. 이에 의해, 제2 연결축(24)을 가이드하는 가이드부(235V)의 구조, 나아가서는 진동 감쇠 장치(20)의 구조를 간소화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 가이드부(235V)와 동일한 가이드부가 크랭크 부재(22)의 플레이트 부재(220)에 형성되어도 된다. 추가로, 가이드면(236)은 제2 연결축(24)을 상술한 바와 같이 이동시키는 것이라면, 예를 들어 곡률 반경이 단계적 또는 서서히 변화하도록 형성된 오목 곡면이어도 된다.
또한, 환형 관성 질량체(23)는 제1 드리븐 플레이트(16)에 의해 회전 가능하게 보다 지지(조심)되도록 구성되어도 된다. 이에 의해, 크랭크 부재(22)가 요동할 때에 관성 질량체(23)를 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC) 둘레로 원활하게 요동시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)에 있어서, 환형 관성 질량체(23)는 서로 동일한 제원(치수, 중량 등)을 갖는 복수(예를 들어 4개)의 질량체로 치환되어도 된다. 이 경우, 각 질량체는, 평형 상태에서 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배열함과 함께 회전 중심(RC)의 둘레로 요동하도록 크랭크 부재(22)(2매의 플레이트 부재(220)), 제2 연결축(24) 및 가이드부(235)를 통하여 제1 드리븐 플레이트(16)에 연결되는 예를 들어 원호형의 평면 형상을 갖는 금속판에 의해 구성되어도 된다. 이 경우, 제1 드리븐 플레이트(16)의 외주부에는, 각 질량체에 작용하는 원심력(원심 유압)을 받으면서 각 질량체를 회전 중심(RC) 둘레로 요동하게 가이드하는 가이드부가 설치되어도 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20)는 크랭크 부재(22)를 요동 가능하게 지지하여 당해 크랭크 부재(22)와 회전 대우를 이룸과 함께 관성 질량체(23)와 회전 대우를 이루는 전용의 지지 부재(제1 링크)를 포함하는 것이어도 된다. 즉, 크랭크 부재(22)는 제1 링크로서의 전용의 지지 부재를 통하여 간접적으로 회전 요소에 연결되어도 되고, 이 경우, 진동 감쇠 장치(20)의 지지 부재는, 진동의 감쇠 대상으로 되는 예를 들어 댐퍼 장치(10)의 드라이브 부재(11), 중간 부재(12) 또는 제1 드리븐 플레이트(16)와 같은 회전 요소에 동축 또한 일체로 회전하도록 연결되면 된다. 이렇게 구성되는 진동 감쇠 장치(20)에 의해서도, 회전 요소의 진동을 양호하게 감쇠하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 11에 도시하는 진동 감쇠 장치(20X)와 같이, 상기 진동 감쇠 장치(20)에 있어서의 가이드부(235)가 생략되어도 되고, 대신, 동 도면에 도시하는 연접 로드(35)가 사용되어도 된다. 연접 로드(35)는 제2 연결축(24X)을 통하여 크랭크 부재(22)에 회전 가능하게 연결됨과 함께 제3 연결축(30)을 통하여 관성 질량체(23X)의 돌출부(232)에 회전 가능하게 연결된다. 이러한 진동 감쇠 장치(20X)도, 상기 식 (1) 또는 (2)에 기초하여 설계됨으로써, 상기 진동 감쇠 장치(20)와 동일한 작용 효과를 발휘한다. 또한, 진동 감쇠 장치(20X)에 있어서도, 예를 들어 상술한 LMS Imagine.Lab Amesim 등의 소프트웨어를 사용한 수치 계산에 의해 관성 모멘트 J1, J2, 축간 거리 L3, L4, 및 질량 m의 설계값을 정할 수 있다.
도 12는, 본 개시의 다른 진동 감쇠 장치(20Y)를 도시하는 확대도이며, 도 13은, 진동 감쇠 장치(20Y)의 주요부 확대 단면도이다. 이들 도면에 도시하는 진동 감쇠 장치(20Y)는, 상기 제1 드리븐 플레이트(16)와 마찬가지로 구성된 지지 부재로서의 드리븐 플레이트(16Y)와, 각각 연결축(연결 부재)(214)을 통하여 제1 드리븐 플레이트(16)에 회전 가능하게 연결되는 복원력 발생 부재로서의 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 4개)의 추체(22Y)와, 연결축(214)을 통하여 드리븐 플레이트(16Y) 및 각 추체(22Y)에 연결되는 1개의 환형 관성 질량체(23Y)를 포함한다.
도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 드리븐 플레이트(16Y)는, 그 외주부에 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배치된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 90° 간격으로 4개)의 긴 구멍(관통 구멍)(16h)(제1 가이드부)을 갖는다. 도시한 바와 같이, 각 긴 구멍(16h)은 중실(또는 중공)의 둥근 막대형으로 형성된 연결축(214) 즉 추체(22Y)를 가이드하는 것이며, 긴 방향으로 연장되는 중심축이 드리븐 플레이트(16Y)의 직경 방향으로 연장하여 회전 중심(RC)을 통과하도록 당해 드리븐 플레이트(16Y)에 형성된다. 또한, 긴 구멍(16h)의 폭(길이 방향과 직교하는 방향의 안쪽 치수)은 연결축(214)의 외경보다도 약간 크게 정해진다. 각 추체(22Y)는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 연결축(214)을 통하여 서로 연결되는 2매의 플레이트 부재(220Y)를 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, 각 플레이트 부재(220Y)는, 금속판에 의해 원반상으로 형성되어 있다. 또한, 연결축(214)은 그 축심이 추체(22Y)의 무게 중심 G를 통과하도록 2매의 플레이트 부재(220Y)에 고정(연결)된다.
관성 질량체(23Y)는, 금속판에 의해 형성된 2매의 환형 부재(230Y)를 포함하고, 관성 질량체(23Y)(2매의 환형 부재(230Y))의 중량은, 1개의 추체(22Y)의 중량보다도 충분히 무겁게 정해진다. 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 환형 부재(230Y)는, 둘레 방향으로 간격을 두고(등간격으로) 배치된 복수(본 실시 형태에서는, 예를 들어 90° 간격으로 4개)의 가이드부(235Y)(제2 가이드부)를 갖는다. 각 가이드부(235Y)는, 원호형으로 연장되는 개구부이며, 상기 연결축(214) 즉 추체(22Y)를 가이드하는 것이다.
도시한 바와 같이, 가이드부(235Y)는, 오목 곡면형의 가이드면(236)과, 당해 가이드면(236)보다도 환형 부재(230Y)의 내주측(환형 부재(230Y)의 중심측)에서 가이드면(236)과 대향하는 볼록 곡면형의 지지면(237)과, 가이드면(236) 및 지지면(237)의 양측에서 양자에 연속하는 2개의 스토퍼면(238)을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 가이드면(236)은 일정한 곡률 반경을 갖는 오목 원기둥면이다. 지지면(237)은 원호형으로 연장되는 볼록 곡면이며, 스토퍼면(238)은 원호형으로 연장되는 오목 곡면이다. 또한, 가이드면(236)과 지지면(237)의 간격은, 연결축(214)의 외경보다도 약간 크게 정해진다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 가이드부(235Y)(가이드면(236), 지지면(237) 및 스토퍼면(238))은 가이드면(236)의 곡률 중심과 환형 부재(230Y)의 중심(드리븐 플레이트(16Y)의 회전 중심(RC))을 통과하는 직선에 대하여 좌우 대칭으로 형성된다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 2매의 환형 부재(230Y)는, 서로 대응하는 가이드부(235Y)가 당해 환형 부재(230Y)의 축방향에 대향하도록 드리븐 플레이트(16Y)의 축방향에 있어서의 양측에 1매씩 당해 드리븐 플레이트(16Y)와 동축에 배치된다. 또한, 2매의 환형 부재(230Y)의 내주면은, 각각 드리븐 플레이트(16Y)에 축방향으로 돌출되도록 설치된 복수의 돌기(16p)(도 12 참조)에 의해 지지된다. 이에 의해, 각 환형 부재(230Y)(관성 질량체(23Y))는 드리븐 플레이트(16Y)에 의해 회전 중심(RC)의 둘레로 회전 가능하게 지지된다.
또한, 2매의 플레이트 부재(220Y)는, 대응하는 드리븐 플레이트(16Y) 및 2매의 환형 부재(230Y)를 통하여 축방향에 대향하도록 배치됨과 함께, 연결축(214)에 의해 서로 연결된다. 2매의 플레이트 부재(220Y)를 연결하는 연결축(214)은 도 13에 도시하는 바와 같이, 드리븐 플레이트(16Y)가 대응하는 긴 구멍(16h)과, 2매의 환형 부재(230Y)가 대응하는 가이드부(235Y)를 관통한다. 이에 의해, 연결축(214)을 통하여, 드리븐 플레이트(16Y), 추체(22Y) 및 관성 질량체(23Y)가 연결되고, 각 연결축(214)은 드리븐 플레이트(16Y)가 대응하는 긴 구멍(16h) 및 관성 질량체(23Y)가 대응하는 가이드부(235Y)의 양쪽을 따라서 이동 가능하게 된다.
상술한 바와 같이 진동 감쇠 장치(20Y)에서는, 추체(22Y)(연결축(214))가 드리븐 플레이트(16Y) 및 관성 질량체(23Y)와 미끄럼 대우을 이루고, 드리븐 플레이트(16Y)와 관성 질량체(23Y)가 회전 대우를 이룬다. 이에 의해, 긴 구멍(16h)을 갖는 드리븐 플레이트(16Y), 복수의 추체(22Y), 및 가이드부(235Y)를 갖는 관성 질량체(23Y)는, 슬라이더 크랭크 기구(양쪽 슬라이더 크랭크 연쇄)를 구성한다. 또한, 진동 감쇠 장치(20Y)의 평형 상태는, 연결축(214)이 가이드부(235Y)의 둘레 방향에 있어서의 중앙에 위치하고, 긴 구멍(16h)의 직경 방향 외측의 단부에 위치하는 상태이다(도 12 참조).
진동 감쇠 장치(20Y)의 평형 상태에서 드리븐 플레이트(16Y)가 회전하기 시작하면, 2매의 플레이트 부재(220Y)를 연결하는 연결축(214)이 추체(22Y)에 대한 원심력의 작용에 의해 관성 질량체(23Y)의 가이드부(235Y)의 가이드면(236)에 압박되어서 당해 가이드면(236) 상에서 가이드부(235Y)의 한쪽 단부를 향하여 전동 또는 미끄럼 이동한다. 또한, 드리븐 플레이트(16Y)의 회전에 수반하여, 연결축(214)은 드리븐 플레이트(16Y)의 긴 구멍(16h)을 따라서 당해 긴 구멍(16h)의 직경 방향 내측의 단부를 향하여 드리븐 플레이트(16Y)의 직경 방향으로 이동한다. 또한, 연결축(214)이 가이드부(235Y)의 한쪽 단부 및 긴 구멍(16h)의 직경 방향 내측의 단부에 도달하면, 추체(22Y)에 작용하는 원심력의 분력이 연결축(214)을 상기 평형 상태로 복귀시키는 복원력으로서 작용한다. 이에 의해, 연결축(214)은 가이드면(236) 상에서 가이드부(235Y)의 다른 쪽 단부를 향하여 전동 또는 미끄럼 이동함과 함께, 긴 구멍(16h)을 따라서 당해 긴 구멍(16h)의 직경 방향 외측의 단부를 향하여 드리븐 플레이트(16Y)의 직경 방향으로 이동한다.
따라서, 드리븐 플레이트(16Y)가 회전할 때, 추체(22Y)는, 긴 구멍(16h) 내에서 드리븐 플레이트(16Y)에 대하여 직경 방향으로 왕복 이동(요동)함과 함께, 가이드부(235Y)를 따라서 관성 질량체(23Y)에 대하여 왕복 이동(요동)한다. 이 결과, 관성 질량체(23Y)는, 추체(22Y)의 이동(요동)에 수반하여, 제1 드리븐 플레이트(16)의 회전 중심(RC) 둘레로 요동(왕복 회전 운동)하게 된다. 이에 의해, 요동하는 관성 질량체(23)로부터, 엔진(EG)으로부터 드라이브 부재(11)에 전달되는 진동과는 역위상의 진동을 각 가이드부(235Y), 각 연결축(214)을 통하여 드리븐 플레이트(16Y)에 부여하여, 당해 드리븐 플레이트(16Y)의 진동을 감쇠하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 상술한 바와 같이 진동 감쇠 장치(20Y)도, 상기 식 (1) 또는 (2)에 기초하여 설계됨으로써, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X)와 동일한 작용 효과를 발휘한다. 즉, 슬라이더 크랭크 기구인 진동 감쇠 장치(20Y)는, 상기 식 (1) 또는 (2)에 있어서의 "Lg/L2"를 Lg/L2=1로 한 다음 식 (10) 또는 다음 식 (11)에 기초하여, 엔진(EG)으로부터 드리븐 부재(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭이 변화하더라도 유효 차수 qeff가 변화하지 않거나, 또는, 진폭 λ가 커짐에 따라서 유효 차수 qeff가 커지도록 설계되면 된다. 이 경우, 식 (10) 또는 식 (11)에 있어서, 추체(22Y)의 무게 중심 G와 당해 추체(22Y)의 가이드부(235Y)(제2 가이드부)를 따른 요동의 지지점과의 거리를 "L3"이라 하고, 추체(22Y)의 가이드부(235Y)를 따른 요동의 지지점과 회전 중심(RC)의 거리를 "L4"로 하면 된다(도 12 참조). 본 실시 형태에 있어서, 추체(22Y)의 가이드부(235Y)를 따른 요동의 지지점은, 가이드면(236)(가이드부(235Y))의 곡률 중심과 일치한다.
L4/(L3+L4)=α+β·n+γ …(10)
L4/(L3+L4)>α+β·n+γ …(11)
또한, 진동 감쇠 장치(20Y)에는, 도 14에 도시한 바와 같이, 각각 복수의 롤러(또는 볼 즉 전동체)(26Y)를 통하여 연결축(214)에 의해 회전 가능하게 지지되어서 구름 베어링을 구성하는 복수의 원통형 외륜(27Y)이 설치되어도 된다. 도 14에 도시하는 예에서는, 각 연결축(214)에, 드리븐 플레이트(16Y)의 긴 구멍(16h)의 내면 및 관성 질량체(23Y)(환형 부재(230Y))의 가이드부(235Y)(가이드면(236)) 상에서 전동 또는 미끄럼 이동하도록, 3개의 외륜(27Y)이 장착되어 있다. 이에 의해, 각 추체(22Y) 및 관성 질량체(23Y)를 의해 원활하게 요동시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20Y)에서는, 가이드부(235Y)의 가이드면(236)이 일정한 곡률 반경을 갖는 오목 원기둥면으로 되어 있지만, 가이드면(236)은 곡률 반경이 단계적 또는 서서히 변화하도록 형성된 오목 곡면이어도 된다. 또한, 상기 가이드부(235Y)로부터 지지면(237) 및 스토퍼면(238)이 생략되어도 된다. 또한, 진동 감쇠 장치(20Y)에 있어서, 관성 질량체(23Y)는, 반드시 드리븐 플레이트(16Y)에 의해 회전 중심(RC)의 둘레로 회전 가능하게 지지될 필요는 없다. 그리고, 긴 구멍(16h)을 그 중심축이 드리븐 플레이트(16Y)의 직경 방향으로 연장하여 회전 중심(RC)을 통과하도록 당해 드리븐 플레이트(16Y)에 형성함으로써, 관성 질량체(23)의 요동을 좌우 대칭으로 하는 것이 가능하게 되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이, 긴 구멍(16h)은 그 중심축이 원호형으로 연장되도록 드리븐 플레이트(16Y)에 형성되어도 된다. 이 경우, 도 15에 도시한 바와 같이, 긴 구멍(16h)의 중심축의 곡률 중심을 상기 진동 감쇠 장치(20)에 있어서의 제1 연결축(21)의 중심축 상에 있어서, 또한 긴 구멍(16h)의 중심축의 곡률 반경을 상기 진동 감쇠 장치(20)에 있어서의 제1 연결축(21)과 제2 연결축(24)의 축간 거리 L2와 일치시키면, 진동 감쇠 장치(20Y)를 상기 진동 감쇠 장치(20)와 마찬가지로 동작시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 슬라이더 크랭크 기구인 진동 감쇠 장치(20Y)는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 지지 부재로서의 2매의 드리븐 플레이트(16Y)와, 2매의 드리븐 플레이트(16Y)의 축방향에 있어서의 사이에 배치되는 단일의 환형 부재인 관성 질량체(23Y)와, 각각 각 드리븐 플레이트(16Y)의 긴 구멍(16h)과 관성 질량체(23Y)의 가이드부(235Y)(가이드면(236))에 의해 가이드되는 복수의 추체(22Y)를 포함하는 것이어도 된다. 이 경우, 추체(22Y)는, 도시한 바와 같이, 관성 질량체(23Y)의 가이드부(235Y)에 의해 가이드되는 대직경의 본체(22a)와, 각각 대응하는 드리븐 플레이트(16Y)의 긴 구멍(16h)에 의해 가이드되도록 본체(22a)로부터 축방향에 있어서의 양측으로 연장된 축부(22b)를 포함하는 것이어도 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20Y)에 있어서, 가이드부(235Y)에 상당하는 가이드부(제2 가이드부)가 추체(22Y)에 형성되어도 되고, 연결축(214)이 관성 질량체(23Y)에 연결(고정)되어도 된다. 또한, 상기 긴 구멍(16h)에 상당하는 제1 가이드부는, 추체(22Y)에 설치되어도 되고, 이 경우, 가이드부(235Y)에 상당하는 제2 가이드부는, 드리븐 플레이트(16Y)(지지 부재) 및 관성 질량체(23Y)의 한쪽에 설치되어도 되고, 연결축(214)은 드리븐 플레이트(16Y) 및 관성 질량체(23Y)의 다른 쪽에 설치되어도 된다. 또한, 상기 긴 구멍(16h)에 상당하는 제1 가이드부는, 관성 질량체(23Y)에 설치되어도 되고, 이 경우, 가이드부(235Y)에 상당하는 제2 가이드부는, 드리븐 플레이트(16Y) 및 추체(22Y)의 한쪽에 설치되어도 되고, 연결축(214)은 드리븐 플레이트(16Y) 및 추체(22Y)의 다른 쪽에 설치되어도 된다.
그리고, 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는, 상기 댐퍼 장치(10)의 중간 부재(12)에 연결되어도 되고, 드라이브 부재(입력 요소)(11)에 연결되어도 된다(도 1에 있어서의 이점쇄선 참조). 또한, 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는, 도 17에 나타내는 댐퍼 장치(10B)에 적용되어도 된다. 도 17의 댐퍼 장치(10B)는 상기 댐퍼 장치(10)로부터 중간 부재(12)를 생략한 것에 상당하고, 회전 요소로서 드라이브 부재(입력 요소)(11) 및 드리븐 부재(15)(출력 요소)를 포함함과 함께, 토크 전달 요소로서 드라이브 부재(11)와 드리븐 부재(15) 사이에 배치되는 스프링(SP)을 포함하는 것이다. 이 경우, 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는, 도시한 바와 같이 댐퍼 장치(10B)의 드리븐 부재(15)에 연결되어도 되고, 도면 중 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 드라이브 부재(11)에 연결되어도 된다.
또한, 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는, 도 18에 도시하는 댐퍼 장치(10C)에 적용되어도 된다. 도 18의 댐퍼 장치(10C)는 회전 요소로서 드라이브 부재(입력 요소)(11), 제1 중간 부재(제1 중간 요소)(121), 제2 중간 부재(제2 중간 요소)(122), 및 드리븐 부재(출력 요소)(15)를 포함함과 함께, 토크 전달 요소로서 드라이브 부재(11)와 제1 중간 부재(121) 사이에 배치되는 제1 스프링(SP1), 제2 중간 부재(122)와 드리븐 부재(15) 사이에 배치되는 제2 스프링(SP2), 및 제1 중간 부재(121)와 제2 중간 부재(122) 사이에 배치되는 제3 스프링(SP3)을 포함한다. 이 경우, 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는, 도시한 바와 같이 댐퍼 장치(10C)의 드리븐 부재(15)에 연결되어도 되고, 도면 중 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 제1 중간 부재(121), 제2 중간 부재(122) 또는 드라이브 부재(11)에 연결되어도 된다. 어쨌든, 댐퍼 장치(10, 10B, 10C)의 회전 요소에 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)를 연결함으로써, 댐퍼 장치(10 내지 10C)의 중량의 증가를 억제하면서, 당해 댐퍼 장치(10 내지 10C)와 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)의 양쪽에 의해 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 진동 감쇠 장치는, 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소(15)의 회전 중심(RC)의 둘레로 그 회전 요소(15)와 일체로 회전하는 지지 부재(16, 16Y)와, 상기 지지 부재(16, 16Y)에 연결됨과 함께 그 지지 부재(16, 16Y)의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재(22, 22Y)와, 상기 복원력 발생 부재(22, 22Y)를 통하여 상기 지지 부재(16, 16Y)에 연결됨과 함께 그 지지 부재(16, 16Y)의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재(22, 22Y)에 연동하여 상기 회전 중심(RC)의 둘레로 요동하는 관성 질량체(23, 23X, 23Y)를 포함하고, 유실(9) 내에 배치되는 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)에 있어서, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)의 차수(qeff)는 상기 엔진(EG)의 여진 차수(qtag)와 상기 유실(9) 내의 기름의 영향을 고려한 오프셋값(Δq)과의 합보다도 크고, 상기 회전 요소(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭(λ)이 작아져 갈 때의 상기 유실(9) 내에서 작동하는 상기 진동 감쇠 장치의 상기 차수(qeff)의 수렴값인 기준 차수(qref)가 상기 여진 차수(qtag)보다도 커지는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명자들의 연구에 의하면, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치에서는, 입력 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 당해 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수를 엔진의 여진 차수와 일치시키기 보다도, 당해 여진 차수보다도 크게 함으로써, 진동 감쇠 성능을 보다 향상시킬 수 있음이 판명되었다. 따라서, 유실 내에 배치되는 진동 감쇠 장치에서는, 당해 진동 감쇠 장치의 차수를 엔진의 여진 차수와 유실 내의 기름의 영향을 고려한 오프셋값의 합보다도 크게 함과 함께, 기준 차수를 엔진의 여진 차수보다도 크게 함으로써, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치의 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는 상기 기준 차수를 "qref"라 하고, 상기 여진 차수를 "qtag"라 했을 때에, 1.00×qtag<qref≤1.03×qtag(보다 바람직하게는, 1.01×qtag≤qref≤1.02×qtag를 충족하도록 설계되어도 된다. 이에 의해, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는 상기 입력 토크의 진동의 진폭(λ)이 커짐에 따라서, 상기 진동 감쇠 장치의 차수(qeff)가 커지거나, 또는 상기 차수(qeff)가 변화하지 않도록 설계되어도 된다. 이에 의해, 입력 토크의 진동의 진폭이 커짐에 따라서 진동 감쇠 장치의 차수 어긋남을 발생시켰다고 해도, 엔진의 회전수가 낮은 영역에서 당해 차수의 어긋남에 의해 진동 감쇠 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 엔진의 회전수가 낮은 영역에 있어서의 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20Y)는 상기 지지 부재(16Y), 상기 복원력 발생 부재(22Y) 및 상기 관성 질량체(23Y) 중 어느 하나에 설치됨과 함께 그 지지 부재(16Y)의 직경 방향을 따라서 연장되는 제1 가이드부(16h)와, 상기 지지 부재(16Y), 상기 복원력 발생 부재(22Y) 및 상기 관성 질량체(23Y)의 상기 어느 하나 이외의 둘 중 한쪽에 형성됨과 함께 원호형으로 연장되는 제2 가이드부(235Y)를 구비해도 되고, 상기 지지 부재(16Y), 상기 복원력 발생 부재(22Y) 및 상기 관성 질량체(23Y)의 상기 어느 하나 이외의 둘 중 다른 쪽은, 상기 제1 및 제2 가이드부(16h, 235Y)에 의해 가이드되어도 된다. 이러한 진동 감쇠 장치에 있어서, 입력 토크의 진동의 진폭이 커짐에 따라서 진동 감쇠 장치의 차수가 커지도록 함으로써, 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20)는 상기 지지 부재(16)와 상기 복원력 발생 부재(22)를 상대 회전 가능하게 연결하는 제1 연결축(21)과, 상기 복원력 발생 부재(22) 및 상기 관성 질량체(23)의 한쪽에 의해 지지됨과 함께, 상기 복원력 발생 부재(22) 및 상기 관성 질량체(23)를 상대 회전 가능하게 연결하는 제2 연결축(24)과, 상기 복원력 발생 부재(22) 및 상기 관성 질량체(23)의 다른 쪽에 형성되고, 상기 지지 부재(16)의 회전에 수반하여, 상기 제2 연결축(24)이 상기 제1 연결축(21)의 축간 거리(L2)를 일정하게 유지하면서 그 제1 연결축(21)의 둘레로 요동함과 함께 상기 관성 질량체(23)에 대한 상대 위치가 불변이 되도록 정해진 가상축(25)의 축간 거리(L3)를 일정하게 유지하면서 그 가상축(25)의 둘레로 요동하도록 그 제2 연결축(24)을 가이드하는 가이드부(235, 235X)를 구비해도 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20X)는 제2 연결축(24)을 통하여 상기 복원력 발생 부재(22)에 회전 가능하게 연결됨과 함께, 제3 연결축(30)을 통하여 상기 관성 질량체(23X)에 회전 가능하게 연결되는 연접 부재(35)를 더 구비해도 좋다.
또한, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X)는 상기 회전 요소(15)의 상기 회전 중심(RC)과 상기 제1 연결축(21)의 축간 거리를 "L1"이라 하고, 상기 제1 연결축(21)과 상기 제2 연결축(24, 24X)의 축간 거리를 "L2"라 하고, 상기 제2 연결축(24, 24X)과 상기 제3 연결축(25, 30)의 축간 거리를 "L3"이라 하고, 상기 제3 연결축(25, 30)과 상기 회전 중심(RC)의 축간 거리를 "L4"라 했을 때에, L1+L2>L3+L4를 만족시켜도 된다. 이에 의해, 진동 감쇠 장치의 등가 질량에 대한 복원력 발생 부재의 중량 영향을 매우 작게 하여, 등가 강성 및 등가 질량 즉 진동 차수의 설정 자유도를 보다 향상시킬 수 있다. 이 결과, 복원력 발생 부재 나아가서는 장치 전체의 중량의 증가나 대형화를 억제하면서, 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 지지 부재(16, 16Y)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 것의 회전 요소와 동축 또한 일체로 회전해도 된다. 이렇게 댐퍼 장치의 회전 요소에 상기 진동 감쇠 장치를 연결함으로써, 댐퍼 장치의 중량 증가를 억제하면서, 당해 댐퍼 장치와 상기 진동 감쇠 장치의 양쪽에 보다 진동을 매우 양호하게 감쇠하는 것이 가능하게 된다.
또한, 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.
본 개시의 진동 감쇠 장치의 설계 방법은, 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소(15)의 회전 중심(RC)의 둘레로 그 회전 요소(15)와 일체로 회전하는 지지 부재(16, 16Y)와, 상기 지지 부재(16, 16Y)에 연결됨과 함께 그 지지 부재(16, 16Y)의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재(22, 22Y)와, 상기 복원력 발생 부재(22, 22Y)를 통하여 상기 지지 부재(16, 16Y)에 연결됨과 함께 그 지지 부재(16, 16Y)의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재(22, 22Y)에 연동하여 상기 회전 중심(RC)의 둘레로 요동하는 관성 질량체(23, 23X, 23Y)를 포함하는 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)의 설계 방법이며, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y) 및 상기 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 제진 대상(DS)을 포함하는 역학 모델을 작성하고(스텝 S100), 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)의 복수의 차수(qeff)별로, 그 차수(qeff)에 대응한 그 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)에 있어서의 설계 파라미터(J1, J2, L3, L4, m)를 상기 역학 모델로부터 도출되는 방정식군에 대입하여 상기 엔진(EG)으로부터의 외력이 작용했을 때의 상기 제진 대상(DS)의 토크 변동(TFluc)을 도출하고(스텝 S110, S120, S130, S140), 상기 도출한 상기 제진 대상(DS)의 토크 변동(TFluc)을 목표값으로 하는 상기 설계 파라미터(J1, J2, L3, L4, m)를 설계값으로 하는(스텝 S150, S160) 것이다.
이러한 방법에 의해 진동 감쇠 장치를 설계하면, 당해 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수를 엔진의 여진 차수보다도 큰 적정 범위 내에 수용하여 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 목적값은, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)의 차수의 수렴값인 기준 차수(qref)를 상기 엔진(EG)의 여진 차수(qtag)와 일치시켰을 때의 상기 제진 대상(DS)의 토크 변동(TFluc)보다도 작게 정해져도 된다.
또한, 상기 역학 모델은, 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y) 및 상기 제진 대상(DS)을 포함하는 상기 엔진(EG)부터 차륜(W)까지의 차량의 구조를 모의한 것이어도 된다.
또한, 상기 회전 요소(15)에 전달되는 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)의 차수(qeff)의 수렴값인 기준 차수(qref)가 커져 가도록 상기 설계 파라미터(J1, J2, L3, L4, m)를 변경하면서 상기 토크 변동(TFluc)을 도출하고(스텝 S100 내지 S140), 그 토크 변동(TFluc)의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 피크값을 극소값(MIN) 또는 그 극소값 부근의 값으로 하는 상기 설계 파라미터(J1, J2, L3, L4, m)를 설계값으로 해도 된다(스텝 S150, S160).
본 개시의 다른 진동 감쇠 장치는, 엔진(EG)으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소(15)의 회전 중심(RC)의 둘레로 그 회전 요소(15)와 일체로 회전하는 지지 부재(16, 16Y)와, 상기 지지 부재(16, 16Y)에 연결됨과 함께 그 지지 부재(16, 16Y)의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재(22, 22Y)와, 상기 복원력 발생 부재(22, 22Y)를 통하여 상기 지지 부재(16, 16Y)에 연결됨과 함께 그 지지 부재(16, 16Y)의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재(22, 22Y)에 연동하여 상기 회전 중심(RC)의 둘레로 요동하는 관성 질량체(23, 23X, 23Y)를 포함하는 건식의 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)에 있어서, 상기 회전 요소(15)에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭(λ)이 작아져 갈 때의 상기 진동 감쇠 장치의 차수(qeff)의 수렴값인 기준 차수(qref)가 상기 엔진(EG)의 여진 차수(qtag)보다도 커지는 것이다.
이와 같이, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 건식의 진동 감쇠 장치에 있어서도, 기준 차수를 엔진의 여진 차수보다도 크게 함으로써 진동 감쇠 성능을 보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 건식의 상기 진동 감쇠 장치(20, 20X, 20Y)는 상기 기준 차수를 "qref"라 하고, 상기 여진 차수를 "qtag"라 했을 때에, 1.00×qtag<qref≤1.03×qtag, 보다 바람직하게는, 1.01×qtag≤qref≤1.02×qtag를 충족하도록 설계되어도 된다. 이에 의해, 복원력 발생 부재와 당해 복원력 발생 부재에 연동하여 요동하는 관성 질량체를 포함하는 건식의 진동 감쇠 장치의 진동 감쇠 성능을 매우 양호하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.
그리고, 본 개시의 발명은 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 외연의 범위 내에 있어서 여러가지 변경을 이룰 수 있는 것은 물론이다. 또한, 상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은, 어디까지나 발명의 내용의 란에 기재된 발명의 구체적인 일 형태에 지나지 않고, 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 둘레로 그 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 상기 복원력 발생 부재를 통하여 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재에 연동하여 상기 회전 중심의 둘레로 요동하는 관성 질량체를 포함하고, 유실 내에 배치되는 진동 감쇠 장치에 있어서,
    상기 진동 감쇠 장치의 차수는, 상기 엔진의 여진 차수와 상기 유실 내의 기름의 영향을 고려한 오프셋값의 합보다도 크고,
    상기 회전 요소에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 상기 유실 내에서 작동하는 상기 진동 감쇠 장치의 상기 차수의 수렴값인 기준 차수는, 상기 여진 차수보다도 커지는 진동 감쇠 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 차수를 "qref"라 하고, 상기 여진 차수를 "qtag"라 했을 때에, 1.00×qtag<qref≤1.03×qtag를 만족시키는 진동 감쇠 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기준 차수를 "qref"라 하고, 상기 여진 차수를 "qtag"라 했을 때에, 1.01×qtag≤qref≤1.02×qtag를 만족시키는 진동 감쇠 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 토크의 진동의 진폭이 커짐에 따라서, 상기 진동 감쇠 장치의 차수가 커지거나, 또는 상기 차수가 변화하지 않도록 설계된 진동 감쇠 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재, 상기 복원력 발생 부재 및 상기 관성 질량체 중 어느 하나에 설치됨과 함께 상기 지지 부재의 직경 방향을 따라서 연장되는 제1 가이드부와,
    상기 지지 부재, 상기 복원력 발생 부재 및 상기 관성 질량체의 상기 어느 하나 이외의 둘 중 한쪽에 형성됨과 함께 원호형으로 연장되는 제2 가이드부를 또한 구비하고,
    상기 지지 부재, 상기 복원력 발생 부재 및 상기 관성 질량체의 상기 어느 하나 이외의 둘 중 다른 쪽은, 상기 제1 및 제2 가이드부에 의해 가이드되는 진동 감쇠 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재와 상기 복원력 발생 부재를 상대 회전 가능하게 연결하는 제1 연결축과,
    상기 복원력 발생 부재 및 상기 관성 질량체의 한쪽에 의해 지지됨과 함께, 상기 복원력 발생 부재 및 상기 관성 질량체를 상대 회전 가능하게 연결하는 제2 연결축과,
    상기 복원력 발생 부재 및 상기 관성 질량체의 다른 쪽에 형성되고, 상기 지지 부재의 회전에 수반하여, 상기 제2 연결축이 상기 제1 연결축과의 축간 거리를 일정하게 유지하면서 그 제1 연결축의 둘레로 요동함과 함께 상기 관성 질량체에 대한 상대 위치가 불변이 되도록 정해진 가상적인 제3 연결축과의 축간 거리를 일정하게 유지하면서 그 제3 연결축의 둘레로 요동하도록 그 제2 연결축을 가이드하는 가이드부를 더 구비하는 진동 감쇠 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 연결축을 통하여 상기 복원력 발생 부재에 회전 가능하게 연결됨과 함께, 제3 연결축을 통하여 상기 관성 질량체에 회전 가능하게 연결되는 연접 부재를 더 구비하는 진동 감쇠 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 회전 요소의 상기 회전 중심과 상기 제1 연결축의 축간 거리를 "L1"이라 하고, 상기 제1 연결축과 상기 제2 연결축의 축간 거리를 "L2"라 하고, 상기 제2 연결축과 상기 제3 연결축의 축간 거리를 "L3"이라 하고, 상기 제3 연결축과 상기 회전 중심의 축간 거리를 "L4"라 했을 때에, L1+L2>L3+L4를 만족시키는 진동 감쇠 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 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 것의 회전 요소와 동축 또한 일체로 회전하는 진동 감쇠 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 댐퍼 장치의 상기 출력 요소는, 변속기의 입력축에 작용적으로 연결되는 진동 감쇠 장치.
  11. 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소의 회전 중심의 둘레로 그 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 상기 복원력 발생 부재를 통하여 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재에 연동하여 상기 회전 중심의 둘레로 요동하는 관성 질량체를 포함하는 진동 감쇠 장치의 설계 방법이며,
    상기 진동 감쇠 장치 및 상기 엔진으로부터의 토크가 전달되는 제진 대상을 포함하는 역학 모델을 작성하고,
    상기 진동 감쇠 장치의 복수의 차수별로, 그 차수에 대응한 그 진동 감쇠 장치에 있어서의 설계 파라미터를 상기 역학 모델로부터 도출되는 방정식군에 대입하여 상기 엔진으로부터의 외력이 작용했을 때의 상기 제진 대상의 토크 변동을 도출하고,
    상기 도출한 상기 제진 대상의 토크 변동을 목표값으로 하는 상기 설계 파라미터를 설계값으로 하는 진동 감쇠 장치의 설계 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 목표값은, 상기 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수를 상기 엔진의 여진 차수와 일치시켰을 때의 상기 제진 대상의 토크 변동보다도 작게 정해지는 진동 감쇠 장치의 설계 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 역학 모델은, 상기 진동 감쇠 장치 및 상기 제진 대상을 포함하는 상기 엔진부터 차륜까지의 차량의 구조를 모의한 것인 진동 감쇠 장치의 설계 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 요소에 전달되는 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 상기 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수가 커져 가도록 상기 설계 파라미터를 변경하면서 상기 토크 변동을 도출하고, 그 토크 변동의 미리 정해진 회전수 영역에 있어서의 피크값을 극소값 또는 그 극소값 부근의 값으로 하는 상기 설계 파라미터를 설계값으로 하는 진동 감쇠 장치의 설계 방법.
  15. 엔진으로부터의 토크가 전달되는 회전 요소의 회전 중심의 둘레로 그 회전 요소와 일체로 회전하는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 요동 가능한 복원력 발생 부재와, 상기 복원력 발생 부재를 통하여 상기 지지 부재에 연결됨과 함께 그 지지 부재의 회전에 수반하여 그 복원력 발생 부재에 연동하여 상기 회전 중심의 둘레로 요동하는 관성 질량체를 포함하는 건식의 진동 감쇠 장치에 있어서,
    상기 회전 요소에 전달되는 입력 토크의 진동의 진폭이 작아져 갈 때의 상기 진동 감쇠 장치의 차수의 수렴값인 기준 차수는, 상기 엔진의 여진 차수보다도 커지는 진동 감쇠 장치.
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