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JP2010190277A - ダイナミックダンパ - Google Patents

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JP2010190277A
JP2010190277A JP2009033706A JP2009033706A JP2010190277A JP 2010190277 A JP2010190277 A JP 2010190277A JP 2009033706 A JP2009033706 A JP 2009033706A JP 2009033706 A JP2009033706 A JP 2009033706A JP 2010190277 A JP2010190277 A JP 2010190277A
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Hiroyuki Amano
浩之 天野
Hisashi Miyahara
悠 宮原
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】ダイナミックダンパが車両に搭載された後においても、簡単にダイナミックダンパの防振機能を矯正可能なダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】ダイナミックダンパ100は、回転可能に設けられた回転軸に装着される装着部材150と、装着部材150の周面に間隔を空けて環状に配列し、内部に収容室130〜133が形成された複数の分割筐体110〜113と、分割筐体110〜113ごとに設けられ、各分割筐体110〜113と装着部材150とを連結すると共に、変形可能とされた連結部材140〜143と、収容室130〜133内に収容され、装着部材150の中心線Qと平行な振子回転中心線P0〜P3を中心に回転可能に設けられた振子120〜123とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、ダイナミックダンパに関し、特に、車両のクランクシャフト等の回転軸に設けられるダイナミックダンパに関する。
従来から車両のクランクシャフトに設けられ、車両に生じる振動を低減するダイナミックダンパが各種提案されている。
たとえば、特開2001−153185号公報に記載されたダイナミックダンパは、クランクシャフトに取り付けられるハブと、このハブに形成された収容室内に設けられた転動マスとを備えている。
そして、収容室の内周面は、ハブの軸心を中心とする円周を通り、ハブの軸線と平行な軸を曲率中心とする円筒凹面となっている。転動マスは、ハブの回転時に遠心力によって収容室内を円筒凹面を転がりながら振り子のように往復運動する。この振り子の往復運動によって、特定次数の捩り振動が低減されている。
特開2000−283233号公報に記載された振動減衰装置は、基体と、この基体に形成された凹部と、この凹部内に配置された偏位質量体とを備えており、偏位質量体の運動によって、特定次数の振動が減衰する。
特開平7−190146号公報に記載されたねじり振動止めは、軸に結合されたハブ部分と、このハブ部分に旋回軸線を中心に周方向に旋回可能に設けられた2個の慣性質量体とを備えている。各慣性質量体は、旋回レバーによって、ハブ部分に接続されている。
特開2001−153185号公報 特開2000−283233号公報 特開平7−190146号公報
ここで、ダイナミックダンパがクランクシャフトの回転軸線に対して傾いた状態で固定されることがある。
このような場合、特開2001−153185号公報に記載されたダイナミックダンパにおいては、転動マスが自重で収容室内を変位し、転動マスの側面と収容室の側面とが接触する。転動マスの側面と収容室の内側面とが接触すると、転動マスの回転運動が阻害され、ダンパとしての機能が低下する。
同様に、特開2000−283233号公報に記載された振動減衰装置においても、偏位質量体の側面と基体の内側面とが接触し、振動の減衰効率が低下する。また、特開平7−190146号公報に記載されたねじり振動止めにおいても、慣性質量体が旋回する旋回半径が所望の径とならず、防振機能が低下する。
そして、クランクシャフトに対して傾斜した状態で装着されたダイナミックダンパを正常な姿勢に矯正するには、ダイナミッダンパをクランクシャフトから取り外す必要がある。車両に搭載されたダイナミックダンパをクランクシャフトから取り外し、再度、正確にクランクシャフトに装着するのは、非常に手間のかかる作業を要する。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ダイナミックダンパが車両に搭載された後においても、簡単にダイナミックダンパの防振機能を矯正可能なダイナミックダンパを提供することである。
本発明に係るダイナミックダンパは、回転可能に設けられた回転軸に装着される装着部材と、装着部材の周面に間隔を空けて環状に配列し、内部に収容室が形成された複数の分割筐体と、分割筐体ごとに設けられ、該各分割筐体と装着部材とを連結すると共に、変形可能とされた連結部材と、収容室内に収容され、装着部材の中心軸線と平行な仮想軸線を中心に回転可能に設けられた転動部材とを備える。
好ましくは、上記分割筐体が装着部材の中心軸線方向に揺動可能なように、連結部材は弾性変形可能な材料で構成される。
好ましくは、上記装着部材の中心軸線方向の連結部材の剛性は、装着部材の周面に沿った方向の連結部材の剛性よりも低い。好ましくは、上記連結部材は、装着部材の中心軸線に対して垂直な方向の長さを調整可能とされる。好ましくは、上記連結部材は、塑性変形可能とされる。
好ましくは、上記連結部材の捩れ剛性は、装着部材の周面に沿った方向の剛性よりも小さい。好ましくは、上記連結部材は、装着部材の周面に沿って配列する複数の連結片によって形成される。
本発明に係るダイナミックダンパによれば、クランクシャフトに装着された状態で、ダイナミックダンパの防振機能を調整することができる。
本発明の実施の形態1に係るダイナミックダンパおよびクランクシャフトを示す断面図である。 図1に示すII−II線における断面図である。 ダイナミックダンパの詳細を示す断面図である。 ダイナミックダンパがクランクシャフトに傾斜した状態で装着されたときの断面図である。 図4に示す分割筐体を示す断面図である。 クランクシャフトが回転することで変位した分割筐体を示す断面図である。 図4に示された分割筐体および振子を示す断面図である。 図4に示すダイナミックダンパのうち、分割筐体および連結部材を示す平面図である。 図4に示す状態からクランクシャフトが180度回転したときの分割筐体および連結部材を示す平面図である。 図8および図9に示す分割筐体を矯正した後の分割筐体を示す平面図である。 本発明の実施の形態2に係るダイナミックダンパの断面図である。 図4に示すように、ダイナミックダンパが傾いた状態でクランクシャフト200に装着されたときの分割筐体を示す平面図である。 図13に示す状態からダイナミックダンパが回転中心線を中心に180度回転したときの、分割筐体を示す平面図である。 矯正後の分割筐体を示す平面図である。 ダイナミックダンパがクランクシャフトに正常に装着された状態における分割筐体の断面図である。 正常な状態よりもダイナミックダンパが傾斜した状態でクランクシャフトに装着された場合において、分割筐体の姿勢を示す断面図である。
本実施の形態に係るダイナミックダンパについて、図1から図16を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るダイナミックダンパ100およびクランクシャフト200を示す断面図であり、図2は、図1に示すII−II線における断面図である。そして、図3は、上記図1に示すダイナミックダンパ100を詳細を示す断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係るダイナミックダンパ100においては、ダイナミックダンパ100はクランクシャフト200の端部に装着される。
図2に示すように、ダイナミックダンパ100は、クランクシャフト200に装着される装着部材150と、装着部材150の周面に複数間隔を隔てて配置された分割筐体110,111,112,113とを備えている。
分割筐体110の内部には、収容室130が形成されており、収容室130の内周面は円筒状に形成されている。この収容室130内には、収容室130内を転動可能な振子120が収容されている。分割筐体111,112,113にも同様に、収容室131,132,133が形成されており、振子121,122,123が収容されている。
ここで、各振子120〜123は、各収容室130〜133の中心線を中心として、収容室130〜133内を転動する。そして、装着部材150の中心線Qとクランクシャフト200の回転中心線Oとが一致するように、ダイナミックダンパ100がクランクシャフト200に正常に装着された状態では、各振子120〜123の振子回転中心線P0〜P3は、回転中心線Oおよび中心線Qと平行または実質的に平行となる。
なお、図1および図3に示すように、ダイナミックダンパ100がクランクシャフト200に正常に装着された状態では、振子120〜123は、各収容室130〜133の振子回転中心線P1〜P3方向の中央部を転動する。そして、振子回転中心線P1〜P3方向に配列する振子120〜123の側面が、振子回転中心線P1〜P3方向に配列する収容室130〜133の内側面と接触することが抑制されている。
なお、図3において、ダイナミックダンパ100が正常にクランクシャフト200に装着された状態では、各振子回転中心線P0〜P3と回転中心線Oとの間の距離は等しく、距離Rとなる。
ダイナミックダンパ100は、分割筐体110と装着部材150とを連結する連結部材140を備えている。同様に、分割筐体111,112,113は、連結部材141,142,143によって装着部材150に連結されている。これら、連結部材140〜143は、所定荷重以下の外力が加えられたときには、弾性変形可能とされ、所定荷重より大きな外力が加えられたときには、塑性変形等の永久変形して、変形後の形状が維持される。
ダイナミックダンパ100は、クランクシャフト200に捩れ振動が加えられると、振子120〜123が振子回転中心線P0〜P3を中心として回転する。この振子120〜123の振動は、クランクシャフト200加えられたトルクと反対方向となる。これにより、振動の低減が図られている。
ここで、振子120〜123の重心Gと、振子120〜123の振子回転中心線P1〜P3との間の距離をrとし、さらに、装着部材150の角速度をωとすると、振子120〜123の固有振動数fは下記式(1)となる。
f≒(R×ω2/r)1/2・・・(1)
そして、クランクシャフト200に加えられる捩れのn次成分の振動を低減するには、上記Rおよびrを下記式(2)を満たすように設定する。
n=(R/r)1/2・・・(2)
このように、Rおよびrが設定されたダイナミックダンパ100によれば、特定次数の捩れ振動をあらゆる回転数に対して低減させることができる。
図4は、ダイナミックダンパ100がクランクシャフト200に傾斜した状態で装着されたときの断面図である。この図4に示すように、ダイナミックダンパ100は、ダイナミックダンパ100の中心線Qが回転中心線Oと交差するように装着されている。具体的には、図4に示すダイナミックダンパ100の姿勢は、図3に示す正常な姿勢から図2に示す分割筐体111および分割筐体113を通る仮想軸線T1を中心に、ダイナミックダンパ100を回転させることで得られる姿勢である。
そして、分割筐体110は、正常な姿勢のときと比較すると、クランクシャフト200側に倒れこんだ状態となる。分割筐体110と反対側に位置する分割筐体112は、クランクシャフト200から離れるように傾斜する。その一方で、図2に示す分割筐体111および分割筐体113は、仮想軸線T1を中心に回転した状態となる。
図5は、図4に示す分割筐体110を示す断面図であり、この図5の二点鎖線は、図4に示す状態からダイナミックダンパ100が回転中心線Oを中心に180度回転したときの分割筐体110を示す。
この図5に示すように、振子120および分割筐体110には、回転中心線Oに垂直な方向に遠心力S0が加えられる。この際、振子回転中心線P0と中心線Qとは平行であるので、上記のようにダイナミックダンパ100が傾斜することで、中心線Qが回転中心線Oと交差しており、振子回転中心線P0も回転中心線Oに対して交差する。
このため、遠心力S0は、振子回転中心線P0に垂直な方向の分力S1と、振子回転中心線P1方向の分力S2と分けることができる。このように、分割筐体110および振子120に分力S2が加えられる。
連結部材140は、装着部材150側の一端を固定点とし、他端に分割筐体110が固定された片持ち梁として捉えることができ、連結部材140は、分割筐体110が中心線Q方向に揺動可能なように弾性変形可能とされている。このため、連結部材140に分力S2が加えられ、連結部材140が弾性変形することで、図6に示すように、分割筐体110が僅かに変位し、分割筐体110がクランクシャフト200から離れるように変位する。これに伴い、振子120の振子回転中心線P0が回転中心線Oに対して平行または平行に近づく。なお、図6は、クランクシャフトが回転することで変位した分割筐体を示す断面図であり、この図6において、破線は、クランクシャフト200が回転する前の分割筐体110を示し、実線および二点鎖線破線は、クランクシャフト200が回転したときの分割筐体110を示す。
この結果、装着された状態では、正常位置よりもクランクシャフト200側に近接していた分割筐体110および振子120は、クランクシャフト200が回転することで、正常な位置に向けて変位する。
このように、分割筐体110および振子120の姿勢が正常に近づくことで、振子回転中心線P0と回転中心線Oとが略平行となり、振子120が自重で収容室130内を変位し、振子120の側面と収容室130の内側面とが接触することが抑制される。これにより、振子120による防振機能の低下を抑制することができる。
さらに、図5に示す状態では、振子120の振子回転中心線P0と回転中心線Oとの間の距離は、正常な距離Rよりも小さくなっている。その一方で、図6の実線および破線に示すように、分割筐体110が変位することで、振子回転中心線P0と回転中心線Oとの間の距離は正常な距離Rに近似する。これにより、振子120の防振機能の低下が抑制される。
ここで、連結部材140の中心線Q方向の剛性は、装着部材150の周面に沿った方向の剛性よりも小さくなっている。具体的には、図1および図2に示すように、連結部材140の中心線Q方向の厚さt1は、装着部材150の周面に沿った方向の厚さt2よりも薄くなっている。このため、連結部材140は、中心線Q方向に撓みやすく、遠心力によって、正常な位置に向けて変位し易くなっている。
図7は、図4に示された分割筐体112および振子122を示す断面図であり、図7中の二点鎖線は、図4に示す状態からダイナミックダンパ100が回転中心線Oを中心に180度回転したときの振子122および分割筐体112を示す。
分割筐体112および振子122の回転軌跡と、分割筐体110および振子120の回転軌跡とは、回転中心線Oに垂直な仮想平面を基準として対称となる。そして、ダイナミックダンパ100が回転することで、分割筐体112および振子122には、遠心力S3が加えられる。
振子回転中心線P2が回転中心線Oと交差するようにダイナミックダンパ100が傾斜しているので、分割筐体112および振子122に加えられた遠心力S3は、振子回転中心線P2方向の分力S5と、振子回転中心線P2に垂直な方向の分力S4とに分けることができる。そして、連結部材142には、分力S5が加えられ、連結部材142が撓む。この際、分割筐体112および振子122の傾斜姿勢と、分割筐体110および振子120の傾斜姿勢とは、回転中心線Oに垂直な平面に対して対称なものとなっているため、分力S5のベクトルは、クランクシャフト200に近接する方向となっている。このため、分割筐体112は、クランクシャフト200に近接するように変位する。
これにより、分割筐体112は、正常な位置からずれた位置から図3に示すような正常な位置に向けて変位する。そして、振子121の振子回転中心線P2も、回転中心線Oに対して平行または平行に近似するようになる。
これにより、分割筐体112および振子122は正常な位置および姿勢となり、振子122による防振機能の低下が抑制されている。
このように、連結部材140,142は、遠心力による荷重が加えられることで弾性変形し、振子120,振子122および連結部材140,142は、正常な姿勢および位置に向けて変位する。この結果、ダイナミックダンパ100の防振機能の低下が抑制される。
なお、連結部材140,142は、所定荷重より大きな外力が加えられると、永久変形(塑性変形)可能とされており、正常な位置に近似するように、連結部材140,142を塑性変形させてもよい。なお、所定荷重は、クランクシャフト200が回転することで連結部材140に加えられる遠心力よりも大きくなるように設定されている。
図8は、上記図4に示すダイナミックダンパ100のうち、分割筐体113および連結部材143を示す平面図である。そして、図9は、図4に示す状態からクランクシャフト200が180度回転したときの分割筐体113および連結部材143を示す平面図である。なお、図8においては、分割筐体113の内周面が見えており、図9においては、分割筐体113の外周面が見えている。
これら、図8および図9に示すように、分割筐体113および連結部材143に加えられる遠心力S6は、連結部材143の延在方向と一致している。このため、連結部材143は、遠心力S6によって撓まない。
その一方で、分割筐体113の姿勢は、振子123の振子回転中心線P3が回転中心線Oと交差するように傾いている。そこで、連結部材143に外力を加えることで、図10に示すように、振子回転中心線P3と回転中心線Oとが平行となるように、連結部材143を変形させることで、振子123の防振機能を正常なものとすることができる。
分割筐体111および振子121においても、同様に、連結部材141を変形させることで、振子121の防振機能を正常なものとすることができる。
このように、本発明の実施の形態1に係るダイナミックダンパ100においては、各連結部材140〜143を調整することで、分割筐体110〜113の姿勢等を個別に調整することができる。
このため、ダイナミックダンパ100が正常にクランクシャフト200に装着されなかったとしても、ダイナミックダンパ100をクランクシャフト200から取り外さなくとも、各分割筐体110〜113を個別的に調整することで、ダイナミックダンパ100の防振機能を確保することができる。
ここで、図1および図2において、各連結部材140〜143の中心線Q方向の幅よりも、装着部材150の周面に沿った幅の方が長くなるように形成されており、各連結部材140〜143の装着部材150の周面に沿った方向の剛性は、中心線Q方向の剛性よりも高くなっている。このため、ダイナミックダンパ100に加えられるトルクが変動したとしても、隣り合う分割筐体110〜113同士が接触することが抑制されている。
さらに、各分割筐体110〜113同士間には、隙間が設けられており、各分割筐体110〜113の姿勢等を調整したとしても、隣り合う分割筐体110〜113同士が接触することが抑制されている。
なお、本実施の形態1に係るダイナミックダンパ100は、クランクシャフト200の端部に設けられているが、ダイナミックダンパ100の装着位置としては、この位置に限られない。たとえば、装着部材150に挿入孔を形成し、クランクシャフト200を装着部材150内に挿入し、ダイナミックダンパ100をクランクシャフト200に固定するようにしてもよい。
(実施の形態2)
図11から図14および図4を用いて、本発明の実施の形態2に係るダイナミックダンパ100について説明する。なお、図11から図14に示す構成のうち、上記図1から図10に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
図11は、本発明の実施の形態2に係るダイナミックダンパ100の断面図である。この図11に示すように、連結部材140は、装着部材150の周面に沿って配列する複数の連結片145によって形成されている。同様に、連結部材141〜143も、装着部材150の周面に沿って配列する複数の連結片145によって形成されている。
このように各連結部材140〜143を装着部材150の周面に沿って分割することで、連結部材140〜143の捩れ剛性を、たとえば、装着部材150の周面に沿った方向の各連結部材140〜143の剛性よりも低くする。
図12は、上記図4に示すように、ダイナミックダンパ100が傾いた状態でクランクシャフト200に装着されたときの分割筐体113を示す平面図である。図13は、上記図13に示す状態からダイナミックダンパ100が回転中心線Oを中心に180度回転したときの、分割筐体113を示す平面図である。
そして、回転中心線Oに垂直に交わると共に、連結部材143の中心を通る仮想軸線を中心として、連結部材143を捻ることで、図14に示すように、分割筐体113を正常な位置に変位させる。
ここで、連結部材143は、複数の連結片145によって構成されているため、連結部材143を捻る際に捻り易く、連結部材143の位置調整を容易に行うことができる。
(実施の形態3)
図15および図16を用いて、本発明の実施の形態3に係るダイナミックダンパ100について説明する。なお、図15および図16に示す構成のうち、上記図1から図14に示された構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する場合がある。図15は、中心線Qと回転中心線Oとが一致するようにダイナミックダンパ100がクランクシャフト200に正常に装着された状態における分割筐体110を示す断面図である。図15に示すように、連結部材140は、中心線Qに対して垂直な方向の長さを調整可能に形成されている。具体的には、連結部材140は蛇腹状に形成されている。
なお、連結部材140の長さを調整する際には、所定荷重より大きな荷重を加えることで、連結部材140の長さを延ばしたり、縮めたりすることができる。ここで、所定荷重は、クランクシャフト200が回転することで、連結部材140に加えられる遠心力よりも大きい荷重である。
これにより、クランクシャフト200およびダイナミックダンパ100が回転することで、連結部材140に加えられる遠心力によって、連結部材140が延びることが抑制されている。
図16は、正常な状態よりもダイナミックダンパ100が傾斜した状態でクランクシャフト200に装着された場合において、分割筐体110および振子120の姿勢を示す断面図である。
この図16に示す例においては、分割筐体110がクランクシャフト200に近接するように、ダイナミックダンパ100がクランクシャフト200に取り付けられている。
このような状態では、振子120の振子回転中心線P0と回転中心線Oとの間の距離R1は、クランクシャフト200がダイナミックダンパ100に正常に装着されたときにおける距離Rよりも短くなる。
このように、距離Rが変動すると、振子120による防振機能が低下する。そこで、ダイナミックダンパ100がクランクシャフト200に正確に装着されなかった場合においても、連結部材140を伸張させることで、振子120の振子回転中心線P0と回転中心線Oとの間の距離を正常な距離Rとすることができる。これにより、振子120による防振機能の低下を抑制することができる。
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、ダイナミックダンパに適用することができ、特に、車両のクランクシャフト等の回転軸に設けられるダイナミックダンパに好適である。
100 ダイナミックダンパ、110,111,112,113 分割筐体、120,121,122,123 振子、130,131,132,133 収容室、140,141,142,143 連結部材、145 連結片、150 装着部材、200 クランクシャフト。

Claims (7)

  1. 回転可能に設けられた回転軸に装着される装着部材と、
    前記装着部材の周面に間隔を空けて環状に配列し、内部に収容室が形成された複数の分割筐体と、
    前記分割筐体ごとに設けられ、該各分割筐体と前記装着部材とを連結すると共に、変形可能とされた連結部材と、
    前記収容室内に収容され、前記装着部材の中心軸線と平行な仮想軸線を中心に回転可能に設けられた転動部材と、
    を備えた、ダイナミックダンパ。
  2. 前記分割筐体が前記装着部材の中心軸線方向に揺動可能なように、前記連結部材は弾性変形可能な材料で構成された、請求項1に記載のダイナミックダンパ。
  3. 前記装着部材の中心軸線方向の前記連結部材の剛性は、前記装着部材の周面に沿った方向の前記連結部材の剛性よりも低い、請求項1または請求項2に記載のダイナミックダンパ。
  4. 前記連結部材は、前記装着部材の中心軸線に対して垂直な方向の長さを調整可能とされた、請求項1から請求項3のいずれかに記載のダイナミックダンパ。
  5. 前記連結部材は、塑性変形可能とされた、請求項1から請求項4のいずれかに記載のダイナミックダンパ。
  6. 前記連結部材の捩れ剛性は、前記装着部材の周面に沿った方向の剛性よりも小さい、請求項5に記載のダイナミックダンパ。
  7. 前記連結部材は、前記装着部材の周面に沿って配列する複数の連結片によって形成された、請求項1から請求項6のいずれかに記載のダイナミックダンパ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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