JP2000018330A - 回転軸の振動抑制ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのダンパでねじり振動と縦振動の双方を
減衰可能とし、構造が簡単でダンパの設置スペースが低
減され、部品点数が低減されて低コストの振動抑制ダン
パを提供する。 【解決手段】 回転軸の振動抑制ダンパにおいて、前記
回転軸の外周に、該回転軸の半径方向の軸廻りに回転可
能に取付けられた可変翼を円周方向に沿って複数個設
け、ダンパケースの内部に前記可変翼をその先端に微小
間隙を存して収容するとともに、該可変翼と該ダンパケ
ースの内壁との間に粘性流体が収容される流体室を設
け、前記可変翼を前記流体室内において回転させて、該
可変翼のダンパケースに対する円周方向及び軸方向への
向きを変化させ、ねじり振動抑制ダンパと縦振動抑制ダ
ンパとに使い分ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のクランク
軸系統の回転軸におけるねじり振動及び縦振動を抑制す
る振動抑制ダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関等の中・大型内燃機関に
おいては、クランク軸のねじりｗ振動の他にクランク軸
を縦方向(軸線方向)に振動させる縦振動が発生するた
め、それぞれの振動を抑制するねじり振動抑制ダンパ
(以下ねじり振動ダンパという)及び縦振動抑制ダンパが
(以下縦振動ダンパという)が装備されている。

【０００３】図６はかかるねじり振動ダンパ及び縦振動
ダンパを備えたディーゼル機関の１例を示す。図６にお
いて、１は機関のクランク軸、２１は該クランク軸１を
支持する主軸受、５は中間軸である。２０はねじり振動
ダンパで、図６の（Ａ）に示すようにクランク軸１の前
端部あるは同図（Ｂ）に示すようにフライホイールの取
付位置つまり、中間軸５の前側に装着されてクランク軸
系のねじり振動を減衰させる。

【０００４】３０は縦振動ダンパで、通常、前記クラン
ク軸１の軸端の前記ねじり振動ダンパ２０の内側に装着
されてクランク軸系の縦振動(クランク軸心線方向の振
動)を減衰させる。

【０００５】図７は前記ねじり振動ダンパ２０の従来技
術の１例を示し、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）は
（Ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。図７において、
１１はクランク軸１に複数のボルト１ａにより固着され
たダンパケースで、その内部には円周方向に沿って複数
の粘性流体室２２が形成されている。９は各粘性流体室
２２内にばね１０によって支持された振動子(慣性体)
で、該粘性流体室２２内には該振動子９とともにシリコ
ン油等の粘性流体が封入されている。

【０００６】かかるねじり振動ダンパにおいて、クラン
ク軸１にねじり振動(軸の円周方向における振動)が発生
すると、振動子９の慣性及び該振動子９とダンパケース
１１との間における粘性流体の粘性摩擦によって該ねじ
り振動が減衰せしめられる。

【０００７】図８及び図９は前記縦振動ダンパ３０の従
来技術を示す。図８において、６は機関の本体(この図
においては主軸受２１の支軸部)に固着されたダンパケ
ースで、該ダンパケース６にはつば部６ａが形成されて
いる。そして該つば部６ａはクランク軸１の軸端部に形
成された溝１ｂ内に突設され、該溝１ｂには、微小な間
隙８を存して連通する２つの油室７が形成され、該油室
７内には粘性油が充填される。

【０００８】かかる縦振動ダンパ３０において、クラン
ク軸系に縦振動(軸線方向の振動)が発生すると、油室７
内の粘性油が微小な間隙８を通って該２つの油室７間を
出入りする際の粘性摩擦によって前記縦振動は減衰され
る。

【０００９】図９に示す従来の縦振動ダンパ３０はクラ
ンク軸１側につば部１ａを形成し、ダンパケース６側に
形成された溝６ｂ内に該つば部１ａを突出させて、２つ
の油室７を形成したもので、作動は図８に示すダンパと
同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一般に中型〜大型ディ
ーゼル機関、特に舶用ディーゼル機関においては、ねじ
り振動の他にプロペラ軸側からのスラスト力により縦振
動が発生する。

【００１１】然るに、図７に示すようなねじり振動ダン
パ２０は、クランク軸１のねじり振動即ち周方向(回転
方向)の振動に対する減衰作用を行なうのみで前記縦振
動に対しては、減衰作用はなさず、一方、図８〜図９に
示すような縦振動ダンパ３０は縦振動(クランク軸心線
方向の振動)に対する減衰作用を行なうのみで、円周方
向のねじり振動に対しては減衰作用はなさない。

【００１２】従って、前記のようにねじり振動の他に縦
振動が発生するディーゼル機関においては、図６に示す
ように、ねじり振動ダンパ２０と縦振動ダンパ３０とを
別個に設ける必要がある。このため、かかる従来のディ
ーゼル機関においては、クランク軸にねじり振動ダンパ
２０及び縦振動ダンパ３０の２つの振動抑制ダンパを装
備することを要し、構造が複雑となるとともに、ダンパ
の設置用として大きなスペースを要し、さらには部品点
数が多くなって高コストとなるという問題点を有してい
る。

【００１３】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、１
つのダンパでねじり振動と縦振動の双方を減衰可能とし
て、構造が簡単でダンパの設置スペースが低減され、部
品点数が低減されて低コストの振動抑制ダンパを提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、その第１発明として、回転軸の軸端に設け
られて該回転軸のねじり振動及び縦振動を抑制する回転
軸の振動抑制ダンパにおいて、前記回転軸の外周に、該
回転軸の半径方向軸廻りに回転可能に取付けられた可変
翼を円周方向に沿って複数個設け、静止部材に取付けら
れたダンパケースの内部に前記可変翼をその先端に微小
間隙を存して収容するとともに、該可変翼と該ダンパケ
ースの内壁との間に粘性流体が収容される流体室を設
け、前記可変翼を前記流体室内において回転させて、該
可変翼のダンパケースに対する円周方向及び軸方向への
向きを変化させるように構成されたことを特徴する回転
軸の振動抑制ダンパを提案する。

【００１５】また、第２発明は、前記第１発明におい
て、前記複数の可変翼は、前記流体室内に半径方向に突
設されて、該流体室内を翼端部に前記微小間隙を存して
軸方向に分割可能とされるとともに、前記可変翼を回転
させて該可変翼の向きを調整する可変装置を備えてな
る。

【００１６】かかる発明によれば、回転軸の縦振動減衰
用のダンパとして用いる際には、変節装置を作動させて
各可変翼をその表面がクランク軸の軸心に直角方向にな
るように回転させて各可変翼をダンパケース内において
円周方向に連続させ、該ダンパケース内を２つの油室に
仕切る壁を形成する。従って前記２つの油室が連続し
た、各可変翼の先端の微小間隙を介して連通され、油室
内の粘性流体が、前記間隙を通って前記２つの油室を往
復することによる流体摩擦によって前記縦振動が減衰さ
れる。

【００１７】また、ねじり振動減衰用のダンパとして用
いる際には、前記変節装置により可変翼を前記縦振動ダ
ンパとして用いる場合の位置から９０°回転させて、そ
の表面が回転軸の軸心に平行になるように設置する。こ
れにより、前記可変翼が円周方向に一定間隔で並べら
れ、その間に粘性流体が満たされた油室が形成される。

【００１８】これにより、回転軸にねじり振動が発生す
ると、各可変翼がダンパケース内において円周方向に振
動し、各可変翼の間に形成された前記油室内の粘性流体
による粘性摩擦によりねじり振動が減衰される。

【００１９】従ってかかる発明によれば、粘性流体が充
填されたダンパケース内にて可変を回転させ、その向き
を変化させることにより、軸方向に区画された２つの油
室を形成して縦振動抑制ダンパとして機能させ、また、
各可変翼の向きを変えて、各可変翼によって円周方向に
複数の油室を区画形成してねじり振動抑制ダンパとして
機能させることができ、１つのダンパで縦振動及びねじ
り振動の双方を抑制することができる。これにより、振
動抑制ダンパの設置スペースが低減され、構造が簡単と
なって部品点数が低減される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。

【００２１】図１は本発明の実施形態に係る内燃機関用
クランク軸の振動抑制ダンパの縦断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線断面図、図３は可変翼の外観図である。また図
４は縦振動ダンパの作用をなす場合の作用説明図で
（Ａ）は図１に対応する断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけ
るＢ−Ｂ矢視図(断面図)である。図５はねじり振動の作
用をなす場合の作用説明図で（Ａ）は図１に対応する断
面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視図(断面図)である。

【００２２】図１〜図３において、１は機関のクランク
軸、２１は主軸受である。１３はダンパケースでクラン
ク軸１の軸端に位置する前記主軸受２１の支持部２１ａ
に複数のボルト(不図示)により固着されている。該ダン
パケース１３には、後述する油室１４形成用の凹部１３
ａが形成され、該凹部１３ａ内にはシリコン油等の粘性
流体が封入されている。

【００２３】１２は前記クランク軸１の軸端部に固着さ
れた複数個の可変翼である。該可変翼１２はクランク軸
１から、前記ダンパケース１３の凹部１３ａ内に半径方
向に突設されて、図２に示すように円周方向等間隔に配
置されている。

【００２４】前記各可変翼１２の翼根部には変節装置１
６が取付けられ、該変節装置１６には、クランク軸１内
に形成された油路１５及び放射状の油路１８を経て作動
油が導入されている。前記変節装置１６は、前記油路１
８から導入される作動油の圧力によって可変翼１２を回
転させるように構成されている。そして前記凹部１３ａ
内には、前記可変翼１２によって前後２つの油室１４が
区画形成される。また、前記可変翼１２の先端と前記ダ
ンパケースの凹部１３ａの周面との間には作動油が通過
可能な微小な間隙１７が形成される。

【００２５】また前記可変翼１２は、図４（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、これの表面１２ａがクランク軸１
の軸心１ａに直角方向に向けられたとき、各翼１２が連
続的に繋がって前記凹部１３ａ内を２つの油室１４、１
４に区画し、該２つの油室１４が前記間隙１７にて連通
されるように、その形状及び翼枚数が設定されている。

【００２６】かかる構成からなる振動抑制ダンパを備え
た内燃機関の運転時において、クランク軸１には軸線方
向の縦振動あるいは周方向のねじり振動が発生する。

【００２７】この実施形態に係るダンパを前記縦振動を
減衰させる縦振動ダンパとして用いる際には、変節装置
１６に作動油を作用させて、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように、各可変翼１２をその表面がクランク軸１の軸心
に直角方向になるように回転させる。これにより、全て
の可変翼１２は、図４（Ｂ）に示すように円周方向に連
続して繋がって凹部１３ａ内を前後に仕切る壁となる。
従って、図４（Ａ）に示すように、前記凹部１３ａ内に
は、該可変翼１２によって仕切られた２つの油室１４、
１４が形成され、この２つの油室１４、１４は可変翼の
端部の微小間隙１７にて連通される。

【００２８】そして、クランク軸１に縦振動が発生する
と、これによって可変翼１２が油室１４、１４内で前後
に振動し、２つの油室１４、１４間を粘性流体が間隙１
７を通って往復することによる流体摩擦によって該縦振
動は減衰される。該縦振動ダンパの減衰性能は前記間隙
１７の大きさを調整することにより行なう。この場合、
前記可変翼１２には円周方向の力は作用しないのでねじ
り振動ダンパとしては機能しない。

【００２９】また、前記ダンパをねじり振動抑制ダンパ
として機能させる際には、作動油圧によって前記変節装
置１６を駆動し、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各
可変翼１２を図４（Ａ）、（Ｂ）の位置から９０°回転
させて、その表面がクランク軸１の軸心１ａと平行にな
る位置で止める。これにより前記可変翼１２は、図５
（Ｂ）に示すように、円周方向において、水車の翼車の
ように放射状に並び各可変翼１２の間には粘性液体が満
たされた油室１４ａが形成される。

【００３０】従って、前記クランク軸１にねじり振動が
発生すると可変翼１２は円周方向に振動し、油室１４ａ
内の粘性流体が該可変翼１２によって圧縮され、該粘性
流体による粘性摩擦により前記ねじり振動が減衰せしめ
られる。この場合、前記各可変翼１２の前後方向は前記
油室１４ａによって連通されているので、縦振動ダンパ
としては機能しない。

【００３１】以上のように、かかる実施形態によれば、
変節装置１６によって可変翼１２をダンパケース１３内
にて回転させ、該可変翼１２により軸方向に２つの油室
１４、１４を形成することにより縦振動ダンパとして機
能させ、該可変翼１２を前記縦振動ダンパの位置から９
０°回転させて、円周方向に区画された油室１４ａを形
成することにより、ねじり振動ダンパとして機能させる
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上記載のごとく、本発明によれば、ダ
ンパケース内に回転軸に固定された可変翼を設け、該ダ
ンパケース内に充填された粘性流体内で該可変翼を回転
させ、その向きを変化させることにより、軸方向に区画
された２つの油室を形成して縦振動抑制ダンパとして機
能させ、また、各可変翼の向きを変えて、各可変翼によ
って円周方向に複数の油室を区画形成してねじり振動抑
制ダンパとして機能させることができ、１つのダンパで
縦振動及びねじり振動の双方を抑制することができる。

【００３３】従って、本発明によれば、振動抑制ダンパ
の設置スペースが低減され、さらに、構造が簡単化され
るとともに部品点数が低減され、低コストの振動抑制ダ
ンパを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るクランク軸のねじり
振動抑制ダンパの縦断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 上記実施形態における可変翼の外観図であ
る。

【図４】 上記実施形態における縦振動ダンパ適用時の
作用説明図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ線断面図である。

【図５】 上記実施形態におけるねじり振動ダンパ適用
時の作用説明図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）
のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】 従来のクランク軸の振動抑制ダンパの取付状
態を示す一部縦断面図である。

【図７】 従来のねじり振動抑制ダンパの１例を示し、
（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図で
ある。

【図８】 従来の縦振動抑制ダンパに第１例を示す縦断
面図である。

【図９】 従来の縦振動抑制ダンパの第２例を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１ クランク軸 １２ 可変翼 １３ ダンパケース １３ａ 凹部 １４，１４ａ 油室 １５，１８ 油路 １６ 変節装置 １７ 微小間隙 ２０ ねじり振動ダンパ ２１ 主軸受 ３０ 縦振動ダンパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の軸端に設けられて該回転軸のね
   じり振動及び縦振動を抑制する回転軸の振動抑制ダンパ
   において、 前記回転軸の外周に、該回転軸の半径方向の軸廻りに回
   転可能に取付られた可変翼を円周方向に沿って複数個設
   け、静止部材に取付けられたダンパケースの内部に前記
   可変翼をその先端に微小間隙を存して収容するととも
   に、該可変翼と該ダンパケースの内壁との間に粘性流体
   が収容される流体室を設け、 前記可変翼を前記流体室内において回転させて、該可変
   翼のダンパケースに対する円周方向及び軸方向への向き
   を変化させるように構成されたことを特徴とする回転軸
   の振動抑制ダンパ。
2. 【請求項２】 前記複数の可変翼は、前記流体室内に半
   径方向に突設されて、該流体室内を翼端部に前記微小間
   隙を存して軸方向に分割可能とされるとともに、 前記可変翼を回転させて該可変翼の向きを調整する変節
   装置を備えてなる請求項１記載の回転軸の振動抑制装
   置。