JP2000213600A - 遠心振り子式吸振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランク軸２に回転に伴い発生する次数の異
なる捩り振動を、有効に低減することのできる遠心振り
子式吸振器１を提供する。 【解決手段】 クランク軸２に同心的に設けられるディ
スク１０に、互いに半径Ｒ_１１〜Ｒ_１３にの異なる円周
Ｃ_１１〜Ｃ_１３上に配置された支持ピン１１ａ〜１３ａ
を介して偏心マス１１〜１３が回転自在に取り付けられ
ている。前記各偏心マス１１〜１３は、前記半径Ｒ_１１
〜Ｒ_１３と、前記支持ピン１１ａ〜１３ａから重心Ｇ
_１１〜Ｇ_１３の偏心距離Ｌ_１１〜Ｌ_１３との比によっ
て、捩れ角のピークとなる回転数域の異なる複数の次数
の捩り振動を吸収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのクラン
ク軸等のような回転軸に発生する捩り振動や、トルク変
動を吸収するダンパとして用いられ、特に遠心振り子を
利用した吸振技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等のエンジンの駆動は、吸気、圧
縮、爆発（膨張）及び排気の各行程を繰り返しながら行
われ、ピストンの往復運動をクランク軸で回転運動に変
換しているため、このクランク軸には、回転に伴って捩
り振動（回転方向の振動）が生じる。そしてこのような
捩り振動の増大による不具合の発生を防止するため、前
記クランク軸の軸端には吸振手段が取り付けられ、その
典型的なものとしては、トーショナルダンパや、遠心振
り子式吸振器等が知られている。

【０００３】このうち、前者のトーショナルダンパは、
例えばクランク軸に取り付けられるハブの外周にゴムを
介して環状の質量体を配置したもので、ゴムのばね定数
と質量体の慣性質量によって特定の捩り方向固有振動数
を有し、その共振による動的吸振効果によって特定の回
転数域における捩り振動を低減するものである。これに
対し、遠心振り子式吸振器は、後述するように固有振動
数が回転数に応じて変化する振り子による吸振機構を備
えるものである。

【０００４】従来、遠心振り子式吸振器は、図３に示す
ように、基本的には吸振対象のクランク軸１００に同心
的に設けられるディスク１０１と、このディスク１０１
にその軸心から所定の半径Ｒの円周Ｃ上に等間隔で配置
された複数のピン１０２と、これら各ピン１０２に回転
可能に取り付けられた偏心マス１０３とを備えるもので
ある。そしてこの構成によれば、ディスク１０１にクラ
ンク軸１００の捩り振動が入力されると、各偏心マス１
０３が、ピン１０２を中心としてこのピン１０２とクラ
ンク軸１００の軸心とを通る線ａの両側へ揺動し、これ
によって捩り振動のエネルギが吸収される。

【０００５】この種の遠心振り子式吸振器において、偏
心マス１０３の重心Ｇとその揺動中心であるピン１０２
の軸心との距離（以下、偏心距離という）をＬ、ディス
ク１０１の角速度をωとすると、偏心マス１０３の固有
振動数ｆｅは、偏心マス１０３の偏心距離Ｌと、回転速
度に依存する遠心力の場Ｒω^２とによって、

【数１】 となり、回転数（角速度ω）に対応して変化する。すな
わち、Ｒ及びＬを適切に設定することによって、偏心マ
ス１０３の固有振動数ｆｅを特定の回転次数の振動数、
例えば４気筒４サイクルエンジンの回転における２次成
分の捩り振動の振動数と常に等しくし、前記２次の捩り
振動をあらゆる回転数において有効に低減することがで
きるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、クランク軸１
００の捩り方向固有振動数がｆ_ｔである場合、このクラ
ンク軸１００におけるｎ次の捩り振動は、クランク軸１
００の回転数がｆ_ｔ／ｎの時に最大となることが知られ
ている。すなわち、図４における線図に実線で示される
ように、例えば４次の捩り振動によるクランク軸１００
の捩れ角は回転数がｆ_ｔ／４の時に最大となり、また６
次の捩り振動によるクランク軸１００の捩れ角は回転数
がｆ_ｔ／６の時に最大になる。

【０００７】上記従来の遠心振り子式吸振器によれば、
図４に破線で示されるように、例えば回転数がｆ_ｔ／２
の時に振幅が最大となる２次の捩り振動は有効に低減で
きるが、他の次数の捩り振動に対しては低減効果が得ら
れないため、エンジンの回転数がｆ_ｔ／４の時には４次
の捩り振動によってクランク軸１００に大きな捩れ角変
位を生じ、また回転数がｆ_ｔ／６の時には６次の捩り振
動によって大きな捩れ角変位を生じていた。

【０００８】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、その主な技術的課題とするところ
は、次数の異なる捩り振動を有効に低減することのでき
る遠心振り子式吸振器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来の技術的課題を
有効に解決するための手段として、本発明に係る遠心振
り子式吸振器は、吸振対象の回転軸に同心的に設けられ
る回転盤と、この回転盤に支軸を介して回転可能に配置
された偏心マスとを備え、この偏心マスは、回転盤の軸
心を中心とする支軸の回転半径Ｒと、前記各支軸の軸心
から偏心マスの重心までの偏心距離Ｌとの比Ｒ／Ｌの異
なる複数組が配置される。この場合、前記比Ｒ／Ｌは、
Ｒ及びＬのいずれか一方又は双方を互いに異なるものと
することによって異なる値に設定することができる。ま
た、ｎ次成分の捩り振動を低減するには、前記Ｒ及びＬ
を、

【数２】 となるように設定することが有効であることから、前記
各組の偏心マスにおける支軸の回転軌跡の半径Ｒ及び偏
心距離Ｌを、Ｒ／Ｌの平方根がそれぞれ互いに異なる次
数となるように設定することによって、捩れ角のピーク
となる回転数域の異なる複数の次数の捩り振動を吸収す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る遠心振り子
式吸振器の好ましい一実施形態を概略的に示すものであ
る。この実施形態による遠心振り子式吸振器１は、自動
車等に搭載されるエンジンのクランク軸２の捩り振動を
低減するもので、すなわち、前記クランク軸２の軸端
（一端又は両端）のフライホイール（図示省略）等に取
り付けられる回転盤としてのディスク１０と、このディ
スク１０の互いに異なる半径の円周上及び異なる位相上
に配置され、それぞれ適当な質量の金属板等で形成され
た３組の偏心マス１１〜１３とを備える。

【００１１】偏心マス１１は、ディスク１０の軸心（ク
ランク軸２の軸心）Ｏを中心とする半径Ｒ_１１の円周Ｃ
_１１上に、１８０°間隔で前記軸心Ｏと平行に設けられ
た２本の支持ピン１１ａのそれぞれの周りに回転自在に
設けられている。この偏心マス１１の重心Ｇ_１１は、前
記支持ピン１１ａによる結合部からずれた位置にあり、
その偏心距離Ｌ_１１は、Ｒ_１１／４に設定されている。
したがって、先の（２）式から、この偏心マス１１は、
クランク軸２における２次の捩り振動を吸収する動的吸
振系を構成するものである。

【００１２】偏心マス１２は、支持ピン１１ａの軸心を
通る円周Ｃ_１１と同心かつ大径の、半径Ｒ_１２の円周Ｃ
_１２上に、１８０°間隔で前記軸心Ｏと平行に設けられ
た２本の支持ピン１２ａのそれぞれに、回転自在に設け
られている。前記支持ピン１２ａに対する偏心マス１２
の重心Ｇ_１２の偏心距離Ｌ_１２は、偏心マス１１の偏心
距離Ｌ_１１よりも小さく、例えばＲ_１２／１６に設定さ
れている。したがって、先の（２）式から、この偏心マ
ス１２は、クランク軸２における４次の捩り振動を吸収
する動的吸振系を構成するものである。

【００１３】偏心マス１３は、上記円周Ｃ_１１，Ｃ_１２
と同心かつ大径の、半径Ｒ_１３の円周Ｃ_１３上に、１８
０°間隔で前記軸心Ｏと平行に設けられた２本の支持ピ
ン１３ａのそれぞれに、回転自在に設けられている。前
記各支持ピン１３ａに対する偏心マス１３の重心Ｇ_１３
の偏心距離Ｌ_１３は、偏心マス１２の偏心距離Ｌ_１２よ
りも小さく、例えばＲ_１３／３６に設定されている。し
たがって、先の（２）式から、この偏心マス１３は、ク
ランク軸２における６次の捩り振動を吸収する動的吸振
系を構成するものである。

【００１４】すなわち、上記構成の遠心振り子式吸振器
１は、クランク軸２と一体的にディスク１０が回転され
ると、これに伴って発生する遠心力によって、ディスク
１０上の各偏心マス１１〜１３はその重心Ｇ_１１〜Ｇ
_１３が各支持ピン１１ａ〜１３ａの外周側となるように
回転する。また、前記ディスク１０は、フライホイール
の慣性質量を実質的に増大させることによりクランク軸
２の回転を円滑化させる「はずみ車」としての機能を有
する。

【００１５】先に説明したように、クランク軸２に発生
する捩り振動には、エンジンの駆動に起因して種々の次
数の成分が含まれている。また、クランク軸２の捩り方
向固有振動数がｆ_ｔである場合、このクランク軸２にお
けるｎ次の捩り振動は、回転数がｆ_ｔ／ｎの時に最大と
なり、すなわち、図２の線図に実線で示されるように、
回転数が比較的低回転域であるｆ_ｔ／６の時に６次成分
の捩り振動のピークが現れ、それよりも高回転域である
ｆ_ｔ／４の時に４次成分の捩り振動のピークが現れ、さ
らにそれよりも高回転域であるｆ_ｔ／２の時に２次成分
の捩り振動のピークが現れる。

【００１６】そしてこのような捩り振動が遠心振り子式
吸振器１に入力されると、ディスク１０に配置された各
偏心マス１１〜１３が、各次数の捩り振動に対応して揺
動する。すなわち、例えば偏心マス１１は、クランク軸
２の回転数に比例して変化する前記２次振動の振動数と
常に同一の振動数で揺動し、その揺動方向は入力される
捩り振動の方向と反対であることによって、あらゆる回
転数においてこの２次振動を低減するものである。同様
に、偏心マス１２は、４次の捩り振動をあらゆる回転数
において低減するものであり、偏心マス１３は、６次の
捩り振動をあらゆる回転数において吸収するものであ
る。

【００１７】このため、例えばクランク軸２の回転数が
上昇する過程では、図２に一点鎖線で示されるように、
前記回転数がｆ_ｔ／６の時に現れる６次成分の捩り振動
による捩れ角のピークが著しく低減され、それよりも高
回転域であるｆ_ｔ／４の時に現れる４次成分の捩り振動
による捩れ角のピークが著しく低減され、さらにそれよ
りも高回転域であるｆ_ｔ／２の時に現れる２次成分の捩
り振動による捩れ角のピークが著しく低減される。

【００１８】なお、本発明は図示の一実施形態によって
限定されるものではない。すなわち上記実施形態におい
ては、半径の異なる円周上にそれぞれ偏心マス１１〜１
３を２個ずつ１８０°間隔で設けたが、ディスク１０の
重心のアンバランスを生じない配置であれば良く、例え
ばこれを円周方向３等配（１２０°間隔）あるいはそれ
以上設けても良い。また、ディスク１０に配置されるＲ
／Ｌの異なる偏心マスは、上記実施形態のように三組に
限定されるものではない。

【００１９】また、上記実施形態においては、偏心マス
１１〜１３の支持ピン１１ａ〜１３ａが、互いに半径の
異なる円周Ｃ_１１〜Ｃ_１３に配置されているが、これを
同一半径の円周上に配置して、偏心マス１１〜１３の偏
心距離Ｌ_１１〜Ｌ_１３のみを互いに異なるものとするこ
とによって、各偏心マス１１〜１３に、異なる次数の捩
り振動吸収機能を与えることができる。逆に前記偏心距
離Ｌ_１１〜Ｌ_１３は同一とし、円周Ｃ_１１〜Ｃ_１３の半
径Ｒ_１１〜Ｒ_１３のみを互いに異なるものとしても、各
偏心マス１１〜１３に、異なる次数の捩り振動吸収機能
を与えることができる。

【００２０】更に、上記実施形態ではディスク１０がフ
ライホイール等に取り付けられるものとして説明した
が、例えば前記フライホイール自体を本発明における遠
心振り子式吸振器の回転盤とし、これに偏心マスを取り
付けた構成とすることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る遠心振り子式吸振器による
と、各偏心マスに、異なる次数の捩り振動吸収機能を与
えたことによって、捩れ角のピークとなる回転数域の異
なる複数の次数の捩り振動を有効に吸収することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心振り子式吸振器の好ましい一
実施形態を概略的に示す正面図である。

【図２】上記実施形態の遠心振り子式吸振器による作用
を示す説明図である。

【図３】従来技術による遠心振り子式吸振器の一例を概
略的に示す正面図である。

【図４】上記従来の遠心振り子式吸振器による作用を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 遠心振り子式吸振器 １０ ディスク（回転盤） １１〜１３ 偏心マス １１ａ〜１３ａ 支持ピン（支軸） ２ クランク軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸振対象の回転軸（２）に同心的に設け
   られる回転盤（１０）と、 この回転盤（１０）に支軸（１１ａ〜１３ａ）を介して
   回転可能に配置された偏心マス（１１〜１３）とを備
   え、 前記偏心マス（１１〜１３）は、回転盤（１０）の軸心
   を中心とする支軸（１１ａ〜１３ａ）の回転軌跡の半径
   （Ｒ）と、前記各支軸（１１ａ〜１３ａ）の軸心から偏
   心マス（１１〜１３）の重心までの偏心距離（Ｌ）との
   比（Ｒ／Ｌ）の異なる複数組が配置されたことを特徴と
   する遠心振り子式吸振器。