JPH0345257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は振動系のための介挿装置に関し、さら
に詳しくは振動系からその支持体への振動の伝達
を消滅もしくは実質的に低減することのできる介
挿装置に関する。

背景技術 振動系からのその支持体への振動の伝達を低減
させるために、振動系とその支持体との間に弾性
的な部材を介挿することが知られている。弾性的
な介挿部材は振動系が振動する際に交互に膨脹収
縮し、よつて振動系の運動が或る程度吸収され
る。しかしながら、弾性的な介挿部材が低い弾性
抵抗をもつ場合でさえも、振動系によるそれのた
わみによつて支持体に振動運動を生起せしめる力
が生ずることになる。

レシプロエンジンの場合には、介挿部材及び支
持体が順応しなければならない振動量を低減する
ために、エンジン自体の振動を低減する試みが知
られている。ピストンの往復運動及びそれに応じ
たコネクテングロツドの運動によつて生じた慣性
力の基本的な調和振動は、クランクシヤフトに釣
合おもりを取付けたり、クランクを対称に配置し
たりして消滅させることができる。しかしなが
ら、偶数で気筒数の半分の次数の調和振動はバラ
ンスされずに、その支持体に伝達される振動とな
る。これは最低次のバランスされない振動が２次
である直列４気筒エンジンにおいて特に重大であ
る。というのは、慣性力調和の大きさが次数が高
くなるにつれて急速に低下するからである。例え
ば６気筒エンジンの場合には、慣性力の最低次の
バランスされない調和は６次のものであり、これ
は２次のものと比較するとほとんど無視できるも
のである。４気筒エンジンにおけるこの大きな慣
性力の２次調和成分があるために、シリンダ軸線
を含む平面においてエンジン全体にサインカーブ
状振動がひき起される。振動の振幅はクランク半
径とエンジン質量に対する２次相当の不釣合質量
の比との乗積に等しく、これは2000c.c.の平均的な
大きさのエンジンを例とすると0.1mmになる。エ
ンジンの実際の運動は或る程度まではこれを支え
る介挿部材によつて影響されるが、エンジンが高
回転になるとこの効果はほとんどなくなる。振動
の周波数はエンジン回転数の２倍になり、
3000rpmにおいては100Hzということになる。こ
れは耳に聞き取れるものであつて、ブーンという
まことに迷惑なものである。

エンジンからその支持体への振動の伝達を消滅
させることが英国特許第1370682号に提案されて
いて、これはエンジンにこれと同期して駆動され
るカムを設け、支持体上のスライドブロツクを受
けさせるようにしたものである。支持体とエンジ
ンとは弾性部材によつて結合されている。このシ
ステムはエンジン全体をその支持体に対してエン
ジンの振動運動と反対方向に有効に動かすもので
ある。しかしながら、必要な運動を作るためにか
なりな力が要求され、このシステムは例えば手操
作工具のような非常に軽い機械を除いて実際に採
用できるとは考えられない。

米国特許明細書第4154206号には、エンジンと
その支持体との間に中空弾性部材を介挿し、その
中空内部に油圧システムを結合する提案がなされ
ている。エンジン速度で駆動されるカムがマスタ
ーシリンダに作用して中空部材の油圧を制御し、
中空部材が実質的にスレイブシリンダの作用をす
る。油圧の適切な制御によつて介挿部材を介して
の振動の伝達が消滅される。しかし、このシステ
ムにも幾つかの問題点があらわれる。第１に、ス
レイブシリンダはエンジンと支持体との間の主な
る荷重径路にあるために、支持体に衝撃が加わる
と、これが油圧システムに直接的に加えられる。
上記明細書はこの問題の克服のための方策を提案
しているが、この方策ではシステムの複雑さが非
常に拡大される。第２に、この油圧システムはそ
れにかかる力を実質的に処理するものでなければ
ならないために時間応答性が相対的に低い。シス
テムは或るエンジン速度においては正確に設定で
きるけれども、その他の速度になると位相が外れ
ることが余儀なくされる。第３に、介挿部材の内
側に圧力を付与することにより、取付部材のあら
ゆる方向へのねじれがひき起されることにある。
振動消滅のためには、１方向にのみねじれが起る
ことが望まれることである。これはエネルギーの
浪費となる。

発明の目的 本発明は振動系のための介挿装置の改善を目的
とする。

発明の構成 本発明により、振動系とその支持体との間に介
挿される介挿装置であつて、振動系を受けてこれ
を支える第１部分と支持体を受けてこれに支えら
れる第２部分とをこれらの２部分間に主荷重伝達
径路が形成されるように有している変形可能な構
造物と、この変形可能な構造物を前記第２部分に
より支持体にもたらされる力がほとんど一定とな
るように振動系の振動と同期して変形せしめる変
形手段とから成り、変形手段は変形可能な構造物
に主荷重伝達径路から離れた構造物部分において
変形外力を付与するようにされ、且つ前記変形可
能な構造物に結合され且つ振動系の振動と同期し
て変化する力の作用を受けるレバー機構から成
り、前記変形可能な構造物は弾力性の片持梁と、
弾力性の部材とからなり、該片持梁が振動系を支
持し且つその一端が支持体に配置された前記弾力
性の部材に支えられ、前記レバー機構は前記片持
梁の前記一端に取りつけられた実質的に剛性のレ
バーから成ることを特徴とする振動系のための介
挿装置が提供される。

変形外力を支持された振動系から遠い方の片持
梁の端部に付与することによつて、介挿装置を通
つて伝達され、消滅すべき振動からもたらされた
ものでない力によつて、変形手段が有効にバイパ
スされる。

実施例 以下本発明の実施例について図面を参照して説
明する。

第１図を参照すると、自動車のオーバーヘツド
カムシヤフト直列４気筒エンジン１が示されてい
る。このようなエンジンは３個のエンジン介挿装
置を有している。２個はエンジンの一端部にあ
り、１個はエンジンの他端部にある。図示の構成
はエンジンの一端部にある２個の介挿装置から車
体への振動を防止するように意図されたものであ
る。これらの介挿装置の一つが第１図に示されて
いる。

第１図の介挿装置は従来のエンジン介挿装置と
同様な円筒状ゴムブロツク２を具備している。ゴ
ムブロツク２の底部は車体（図示せず）に載置さ
れ、ゴムブロツク２の頂部はエンジン取付ブラケ
ツト４に結合されたスポツト溶接された部材３を
受けている。ブラケツト４は可撓性のアーム５を
具え、アーム５の端部は２個のフランジ６を有す
るプレートによつて形成された剛体的レバーアー
ムに結合される。フランジ６はレバーアームを強
化するものであり、レバーアームはブラケツト４
とともにゴムブロツク２に支持された片持梁を形
成し、この片持梁はブラケツトのアーム部分５に
おいてのみ可撓性である。ゴムブロツク２は片持
梁のブラケツト４に向かう約3/4の位置に配置さ
れる。

レバーアームプレートの端部はタイロツド７の
一端に保持され、その他端はエンジンケース外側
でカムシヤフト上方に位置する梁８（第３図）に
保持される。梁８の垂直位置はカムシヤフト１１
上の４突起カム１０に当接するカム従動部材９に
よつて決定される。カム従動部材９はエンジンケ
ースの安定用及びシール用グロメツト１２を貫通
して延びる。第２のタイロツドが梁８から図示の
ものと同様に反対側の介挿装置へ延びる。

カムシヤフトが回転する際に、梁は上下に振動
する。梁８及びロツド７及び片持梁によつて形成
されるカム・レバーシステムを適切に設計するこ
とによつて、エンジンの回転によりもたらされる
振動が車体に達するのが防止される。片持梁は取
付部材３に対して相対的に枢動し、よつて片持梁
にいくらか可撓性があるけれどもねじれ力（振動
によりもたらされた）はゴムブロツク２には伝え
られない。エンジン又は車体が例えば道路からの
振動により衝撃にさらされると、これらの衝撃は
ゴムブロツク２を通つて形成される主負荷伝達径
路を介してそのほとんどがブラケツト４に普通の
ように伝達される。これらの衝撃の小さな成分は
レバーシステムに伝達されることもあるが、これ
は振動消滅システムの作動を妨げるほどとはなら
ない。

この実施例においては、第３の介挿装置は標準
的な弾性的な介挿装置と仮定されている。この第
３介挿装置がエンジンの揺動軸線付近に配置され
るならば、これからの振動伝達は最小となるであ
ろう。多くのエンジンにおいては、第３のエンジ
ン介挿装置と揺動軸線との距離は10cmのオーダー
にあり、これより大きい場合もある。プロペラシ
ヤフトのユニバーサルジヨイントと第３介挿装置
の双方が揺動軸線にできるだけ近く配置されるの
が理想的である。

振動の伝達低域を最大にするために、カムの角
度変位と変形可能な介挿装置の変位間の位相関係
をできるだけ広いエンジン回転領域で適切に維持
することが必要である。この達成のためには、カ
ムの運動と介挿装置にもたらされる変形との間の
時間遅れが介在する機構の剛性によるものである
ので、この機構の剛性をできるだけ高めることが
必要である。例えばロツドを形成するのには炭素
繊維を含む素材を使用するのが有利である。

第４図を参照すると、この実施例には２個の平
担な片持梁プレート１３（１個だけ示されてい
る）が具えられ、これらはその一端部においてエ
ンジンに保持されたブラケツト１４に固定され、
その他端部はロツド１５，１６からなるリンクを
介してエンジンのクランクシヤフトに取付けられ
たカム１７によつてサイン曲線に沿つて動かされ
る。安定用帯部材１８がカム従動部材１９を保持
している。ゴム２０（１個だけ示されている）が
エンジンブラケツト１４に固定された端部から適
当な距離のところで片持梁に接触する。片持梁の
たわみはエンジンのサイン曲線に沿つた変位の大
きさに係るものであり、よつてゴム部材の圧縮は
重さにのみ対応して一定であり、エンジンの振動
に対応するものではない。

第５図を参照すると、レシプロエンジン２１か
らベース２２への第２次調和振動を消滅させる、
本発明の第３実施例が示されている。エンジン２
１はベース２２に円筒状ゴム部材２３、支持プレ
ート２４、及びこれら間に２個の水平リム部分２
５，２６を有する隙間をあけた三折撓み部材２７
によつて支持されている。撓み部材２７は、ｕ形
のばね部材からなる第１及び第２の水平リム部分
２５，２６と、ほぼ垂直に延びる第３のリム部分
２８とからなる。第１及び第２の水平リム部分２
５，２６が片持梁に相当し、第３のリム部分２８
がレバー機構の一部になる。すなわち、エンジン
２１の支持プレート２４はこの第１リム部分２５
に取りつけられ、第２リム部分２６は円筒状ゴム
部材２３に支持され、そして、第３のリム部分２
８の頂部は双突起カム２９に接触する。

撓み部材２７はエンジン２１を支えるのに十分
なこわさを有し、同時に、エンジンが振動してカ
ム２９が第３リム部分２８に周期的に水平方向に
変化する力を加える際に水平リム部分２５，２６
を相互に近寄つたり離れたりする運動を許容する
のに十分な可撓性を有している。

作動に際して、カム２９はエンジン２１の慣性
力の第２次調和成分が下向きに作用するときに第
３リム部分２８に水平方向に増加する力を与え且
つエンジン２１の慣性力の第２次調和成分が上向
きに作用するときに第３リム部分２８に水平方向
に減少する力を与えるように同期されている。例
えば、エンジン２１が下向きに動くときに、カム
２９が第３のリム部分２８の頂部を第５図で左側
に押し、第３のリム部分２８の下端部は第２リム
部分２６の右端部を引き上げる作用をする。当
然、第３リム部分２８が静止的であるとすれば、
エンジン２１の慣性力が下向きに作用するときに
水平リム部分２５，２６はそれとともに下方向に
動くであろうし、エンジンの慣性力が上向きに作
用するときは上方向に動くであろう。しかしなが
ら、上述したように第３リム部分２８に周期的に
水平方向に変化する力を加えることによつて、上
方の水平リム部分２５は動くけれども下方の水平
リム部分２６を静止的に維持するに十分な力が下
方の水平リム部分２６にもたらされることにな
る。これをさらに詳細に説明すると、もし第３の
リム部分２８の頂部が固定的であり、且つエンジ
ン２１の振動により第１のリム部分２５が垂直方
向に移動すると仮定すると、第１のリム部分２５
の右端部と第２のリム部分２６の右端部との間の
間隔は変化し、一方、第１のリム部分２５の左端
部と第２のリム部分２６の左端部との間の間隔は
変化しないであろう。例えば第１のリム部分２５
が下方向に移動する場合には、第２のリム部分２
６の左端部の下向き運動は小さく、そして第２の
リム部分２６の右端部の下向き運動はさらに小さ
くなる。従つて、第１のリム部分２５と第２のリ
ム部分２６とはエンジン２１が静止しているとき
に平行であると仮定すると、この場合には平行で
なくなる。そこで、第３のリム部分２８の頂部が
左側に押されると、第２のリム部分２６の右端部
が引き上げられる結果となる。エンジンの支持を
維持するためには、第２のリム部分２６の右端部
が引き上げられると、第２のリム部分２６の左端
部が下向きに動くことになるであろう。よつて、
第２のリム部分２６は、静止的というよりも、正
確にはゴム部材２３の上で枢動することになる。
これによつて、全体的な効果として、ゴム部材２
３に垂直方向にかかる荷重がほぼ一定になり、ゴ
ム部材２３を通る振動の伝達を低減することがで
きる。それでも、第２のリム部分２６はゴム部材
２３に垂直方向の振動を伝達するが、そのような
振動は比較的に小さなものであることが確認され
た。第５図に従う装置によるテストの結果、ゴム
部材２３を通つて伝達される振動の軽減効果が50
パーセント以上になつた。

第６図を参照すると、第５図と同様の構成が示
されているが、間隔をあけた部材が水平な中央ば
ね部材３１を形成する中央部分に結合された２個
の概ね垂直なレバーアーム部材３０によつて構成
されている点において異なつている。カム３２が
両垂直部材を離れる方向に押すと、水平部材がそ
の中央部で上方に撓み、その上向き行程でエンジ
ンに追従し、水平部材のゴム部材３３に載置され
た部位はベース３４に対して静止的に保たれる。

第７図に略図的に示された実施例においては、
カム３５はクランクケース内で２個の隣接するク
ランク間又はクランクとベアリングの間において
クランクシヤフトに固定されている。カム３５に
かかる力はエンジンバルブを作動するものよりず
つと小さいので、このカムの軸方向の長さはバル
ブカムのわずか数分の一でよい。垂直な支持部材
３７によつて摺動可能に支持されたプツシユロツ
ド３６がグロメツトを介してクランクケースを貫
通し、二重Ｌ形部材３８の垂直部分に作用する。
二重Ｌ形部材３８は第５図の三折撓み部材２７と
同様に片持梁とレバー機構の一部とを構成するも
のであり、その中央部分がゴム部材３９によつて
支持され、上方の垂直なリム部分がプツシユロツ
ド３６に接触し、下方のリム部分が振動体である
クランクケースを支持する。また、ゴム部材３９
は車体４０に支持される。この構成は、原理的に
は例えば第５図の実施例と同様であり、第５図の
三折撓み部材２７が二重Ｌ形部材３８に変更さ
れ、カム３５がクランクシヤフトに取りつけられ
ている。従つて、第７図の装置は第５図と同様の
作用を有するものである。

本発明の上述の実施例において使用された動力
の損失は実際に非常に小さくすることができるも
のである。例えば、第１図から第３図の実施例に
おいては、カム１０に作用する力はベアリングか
らカムシヤフトのピンに作用する力を緩和するも
のである。従つて、差引の動力損失は無いか又は
非常に小さいものである。カムはベアリングより
小さい直径のものとすることができるので、逆に
利得を得ることができるかもしれない。さらに、
このシステムによれば、振動が伝えられる場合の
弾性的なゴム部材のねじれによる損失が防止でき
る。

理解されるべきは、上述の全ての実施例におい
て、介挿装置が主な負荷伝達径路を供し、且つ振
動防止のために介挿装置に加えられる力は負荷伝
達径路から離れた点又は領域で外部的に介挿装置
に加えられる、ということである。従つて、介挿
装置は例えば道路事情による振動から生じた衝撃
を、振動防止システムをバイパスして伝えること
ができる。さらに、振動防止システムによつて解
放されねばならない力は介挿装置を介して伝えら
れる力と比べて相対的に小さい。

さらに理解されるべきは、システムを作動する
カムの突起の数を変えることによつて、振動を引
起こすその他の次元の調和も消滅することができ
ることである。

さらに理解されるべきことは、介挿装置の運動
を振動と同期させるために、振動システムによつ
て駆動されるカム以外の手段を設けることができ
ることである。例えば、電子装置、電磁装置、又
は油圧装置等を使用することができる。

さらに、本発明はレシプロエンジンにのみ使用
されるものではなく、あらゆる振動システムから
その支持体への振動の伝達を消滅するのに広く用
いられることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンからその支持体への第２次調
和振動の伝達を消滅させるための本発明の第１実
施例の略図、第２図及び第３図は第１図の構成の
詳細を示す図、第４図から第７図はそれぞれ本発
明のさらに他の４個の実施例を示す略図である。 １，２１，４１……エンジン、２，２０，２
３，３３，３９，４３，５１……円筒状ゴム部
材、４，１４……ブラケツト、５……アーム、７
……タイロツド、８……梁、９，１９……カム従
動部材、１０，１７，２９，３２，３５，４８，
５３……カム、１１……カムシヤフト、１３，３
４……片持梁プレート、１５，１６……ロツド、
２２，４２……ベース、２７……可撓性三折部
材、３０……レバーアーム部材、３１……ばね部
材、３８……二重Ｌ形部材、４７……コンプレツ
シヨンプレート、４９……ゴム管、５０……外装
部材、５２……フープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 振動系とその支持体との間に介挿される介挿
   装置であつて、振動系を受けてこれを支える第１
   部分４，１４，２４，３１，３８と支持体を受け
   てこれに支えられる第２部分２，２０，２３，３
   ３，３９とをこれらの２部分間に主荷重伝達径路
   が形成されるように有している変形可能な構造物
   と、該変形可能な構造物を前記第２部分により支
   持体にもたらされる力がほとんど一定となるよう
   に振動系の振動と同期して変形せしめる変形手段
   とから成り、該変形手段は変形可能な構造物に主
   荷重伝達径路から離れた構造物部分において変形
   外力を付与するようにされ、且つ前記変形可能な
   構造物に結合され且つ振動系の振動と同期して変
   化する力の作用を受けるレバー機構６，７，８，
   １５，１６，１９，２５，２６，２８，３０，３
   １，３８から成り、前記変形可能な構造物は弾力
   性の片持梁５，１３，２５，２６，３１，３８
   と、弾力性の部材２，２０，２３，３３，３９と
   からなり、該片持梁が振動系を支持し且つその一
   端が支持体に配置された前記弾力性の部材に支え
   られ、前記レバー機構は前記片持梁の前記一端に
   取付けられた実質的に剛性のレバー６，１５，２
   ８，３０，３８から成ることを特徴とする振動系
   のための介挿装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の振動系のための
   介挿装置において、該振動系は該介挿装置に支持
   されたオーバーヘツドカムシヤフトエンジンから
   成り、前記レバーは、カムシヤフト１１に隣接し
   て配置され且つカムシヤフトとともに回転するカ
   ム１０と接触するカム従動部材９の作用を受ける
   梁８にタイロツド７を介して結合されることを特
   徴とする振動系のための介挿装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の振動系のための
   介挿装置において、該振動系は該介挿装置に支持
   されたエンジンから成り、前記レバーはエンジン
   クランクシヤフトとともに回転するカム１７の作
   用を受けるカム従動部材１９にリンク１５，１６
   によつて結合されることを特徴とする振動系のた
   めの介挿装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の振動系のための
   介挿装置において、前記変形可能な構造物は前記
   片持梁を形成するばね２７，３０，３１から成
   り、前記レバー機構はこのばねの延長された部分
   から成ることを特徴とする振動系のための介挿装
   置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の振動系のための
   介挿装置において、該振動系は該介挿装置に支持
   されたエンジンから成り、変形可能な構造物は２
   個の弾力性の部材３３からなり、前記ばねは該２
   個の弾力性の部材間に延びる中央部分３１とこの
   中央部分のそれぞれの端部に結合された２個のレ
   バーアーム３０とから成り、エンジンはこの中央
   部分に支持されてレバーアームがエンジンと同期
   して駆動されるカム３２によりもたらされる力の
   作用を受けることを特徴とする振動系のための介
   挿装置。 ６ 特許請求の範囲第４項記載の振動系のための
   介挿装置において、該振動系は該介挿装置に支持
   されたエンジン２１から成り、前記ばねはｕ形状
   部分をもつものから成りその第１リム部分２６が
   弾力性の部材２３によつて支持され且つその第２
   リム部分２５がエンジンを支持し、前記第１リム
   部分がエンジンと同期して駆動されるカム２９に
   よりもたらされる力の作用を受けるレバーアーム
   ２８に結合されることを特徴とする振動系のため
   の介挿装置。