JP2004116682A - ワッシャおよびそれを用いた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】振動部材に対して、特別な設計変更等の必要なく、既存のボルト或いは新たに設けたねじ穴に螺着されるボルトの締付力を利用して容易に装着することが可能であると共に、ボルト自体の強度や締付力の低下を伴うことも無い、コンパクトな制振装置を提供すること
【解決手段】振動部材１８に螺着されるボルト６４に外挿されて、該振動部材１８に締付固定される環状のワッシャ１０において、外部空間に対して密閉された収容空間２４を内部に形成して、該収容空間１４に独立マス部材２６を非接着で独立変位可能に収容配置せしめ、該独立マス部材２６が該収容空間１４の内面に対して直接的且つ弾性的に当接せしめられるようにした。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、防振が要求される振動部材に装着されてその振動を低減する制振装置に係り、特に振動部材に対して相対変位せしめられる独立マス部材の打ち当りに基づいて相殺的な制振効果を得るようにした制振装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、自動車の各種部材等のように振動が問題となる振動部材においては、その振動を低減するための制振装置として、制振すべき振動部材にゴム弾性体を介して金属マスを弾性支持せしめることにより、振動部材に対する副振動系を構成するようにしたダイナミックダンパが、広く採用されている。このようなダイナミックダンパにおいては、副振動系の固有振動数を、主振動系たる振動部材で問題となる振動周波数にチューニングすることにより、振動部材におけるチューニング周波数域の振動に対して有効な制振効果を得ることが出来る。
【０００３】
ところが、このような副振動系からなる制振装置では、ゴム弾性体におけるばね特性の温度依存性に起因して、例えば自動車等の内燃機関からなるパワーユニットのように数十度以上の温度変化に晒される場合にチューニング周波数や制振特性の変化が大きくなり、目的とする制振効果を安定して得ることが難しいという問題があった。また、振動部材に対してゴム弾性体で金属マスを連結した構造であることから、ゴム弾性体の耐久性を充分に確保することが難しく、ゴム弾性体が破断した場合の金属マスの飛散に対して安全策を講ずる必要があるという問題もあった。しかも、有効な制振効果の発揮される周波数域が狭いことから、例えば走行状態等に応じて防振すべき振動の周波数域が変化する自動車の振動部材等においては、充分に有効な制振効果を得ることが難しいことに加えて、副振動系のチューニング精度が要求されて製造や管理が難しい等という問題もあった。
【０００４】
そこで、このような問題に鑑み、本出願人は、先に、特許文献１において、振動部材に形成された剛性のハウジングに対して、隙間を隔てて非接着で相対変位可能に独立マス部材を収容配設せしめて、振動入力時に、かかる独立マス部材を、ハウジングに対して弾性的に当接させることにより、当接時における滑り摩擦と衝突によるエネルギ損失を利用して相殺的な制振効果を得るようにした、新規な構造の制振装置を提案した。このような構造の制振装置においては、簡単な構造と優れた耐久性をもって製造することが可能であると共に、広い周波数域に亘る振動に対して有効な制振効果を得ることが出来るのである。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載された車両用制振装置では、振動部材に対して略密閉構造とされたハウジングを特別に形成する必要があることから、振動部材の設計変更等が必要となり、たとえ振動部材と別体形成したハウジングを振動部材に後固定する場合でも、ハウジングを装着するための特別なスペースを振動部材に確保すると共に、ハウジングを振動部材に固定するための特別な固定手段を設けることが必要となるために、振動部材によっては採用することが現実的に難しい場合があったのである。
【０００６】
なお、特許文献２には、ボルトの頭部を中空としてハウジングを構成し、そこに独立マス部材を収容配置することによって、ボルト自体に制振機能を付与した制振ボルトが提案されている。即ち、かかる制振ボルトは、振動部材に採用されて螺着されるボルトを制振装置とすることにより、振動部材に対して、特別な設計変更等を必要とすることなく容易に装着することを可能とするものである。
【０００７】
ところが、このような制振ボルトにおいては、その実用化に際して障壁となる二つの問題があった。その一つは、レンチやスパナ等で操作されることにより締付け等の操作外力が直接に及ぼされるボルトの頭部が、独立マス部材の収容空間を形成したことによって薄肉となってしまい、充分な強度ひいてはボルトの締付力を確保することが難しくなる点である。もう一つは、ボルトの頭部のサイズが、使用するレンチやスパナの規格で制限されてしまうことから、そこに形成される収容空所や該収容空所内に配設される独立マス部材の大きさが制限されてしまい、要求される制振効果を満足することが難しい場合があるという点である。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開ＷＯ００／１４４２９号パンフレット
【特許文献２】
特開２００２−１６１９０９号公報
【０００９】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、振動部材に対して、特別な設計変更等の必要なく容易に装着することが可能であり、しかも、ボルトの強度や締付力の低下を伴うことなく、収容空間や独立マス部材の大きさも比較的自由に設定することの出来る、改良された構造の制振装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明は、かかる制振装置の有効な用途の一つとして、本発明に係る制振装置を特定の態様で用いることにより、振動や騒音が安定して軽減せしめ得た新規な構造の内燃機関を提供することも、目的とする。
【００１１】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【００１２】
本発明の第一の態様は、所定の振動部材に螺着されるボルトの脚部に外挿されて、該ボルトにより該振動部材に対して締付固定される環状のワッシャであって、外部空間に対して密閉された収容空間を内部に形成して、該収容空間に独立マス部材を非接着で独立変位可能に収容配置せしめて、該独立マス部材が該収容空間の内面に対して直接的且つ弾性的に当接せしめられるようにしたことを、特徴とする。
【００１３】
このような本態様に従えば、ボルトの締付力を利用して振動部材に対して固定的に装着されるワッシャとして制振装置が提供されることから、振動部材に対して特別な設計変更を行う必要もなく、また何等かの部材を固定するために採用されている既存のボルトを利用して、或いは任意の位置にねじ穴を形成してボルトを螺着できるようにするだけで、制振装置としてのワッシャを、振動部材に対して極めて容易に装着することが出来るのである。
【００１４】
特に、本態様においては、ワッシャとして制振装置を実現したことにより、スペース的にはボルトの装着スペースを効率的に利用して装着することが出来ると共に、ボルト自体に特別な改造が不要であることから、ボルト自体の強度やボルトによる締付力の低下が問題となるようなこともない。
【００１５】
しかも、ワッシャとして制振装置が提供され得ることから、特定の大きさのボルトやねじ穴を採用して制振装置を振動部材に装着するに際しても、ワッシャは変更することが自由であり、例えば振動の状態や要求される制振特性等を考慮して、外形形状や大きさ、或いは独立マス部材の質量等が異ならせられた複数種類のワッシャの中から、任意のものを適宜に選択して採用することも可能となる。
【００１６】
なお、本態様において、独立マス部材は、その全体をゴム弾性体や合成樹脂材等で形成したり、補強的に金属等の剛性材を固着することも可能であるが、独立マス部材を金属等の高比重の剛性材で形成することによって、コンパクトで且つ質量の大きい独立マス部材が有利に実現され得る。また、収容空間を形成するハウジングとしてのワッシャ本体は、ボルトの締付力に抗し得る強度を有するものが採用されることとなり、硬質の剛性樹脂や繊維補強樹脂等で形成することも可能であるが、好適には、鉄鋼やアルミニウム合金等の金属材で形成される。そこにおいて、独立マス部材だけでなくワッシャ本体も剛性材で形成する場合には、独立マス部材とワッシャ本体の打ち当り面の少なくとも一方にゴム弾性体や合成樹脂等の弾性材を被着形成することにより、独立マス部材のワッシャ本体に対する弾性的な当接が有利に実現され得る。
【００１７】
また、本態様において、独立マス部材は、収容空間を形成するハウジングとしてのワッシャ本体に対して非接着で独立変位可能とされていることから、それら独立マス部材とワッシャ本体の間には、両部材を弾性的に連結せしめる部材が存在しておらず、独立マス部材とワッシャ本体は各個別に製造される。即ち、独立マス部材の全表面は、ワッシャ本体に対して完全に分離独立せしめられており、独立マス部材を収容空間内での移動中心に位置せしめた状態下では、独立マス部材の外面が収容空間の内面に対して全体に亘って離隔位置せしめられるようになっているのである。
【００１８】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係る制振装置において、前記収容空間を、前記ボルトが挿通される挿通孔回りの全周に亘って略一定断面形状で連続して延びるように形成すると共に、前記マス部材を周方向に連続した環状形態をもって形成したことを、特徴とする。このような本態様においては、ワッシャの配設スペースを一層効率的に利用して、大きな容積の収容空間と大きな質量の独立マス部材を採用することが可能となる。しかも、本態様においては、独立マス部材のワッシャ本体に対する当接条件が、中心軸回りの周方向の全周に亘って略同一条件とされることから、ワッシャの装着時の周方向に関係なく、目的とする制振効果を安定して得ることが出来るのである。
【００１９】
また、本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係る制振装置において、前記収容空間よりも小さなマス金具に対して、その外表面に当接ゴム弾性体を被着形成することによって前記独立マス部材を構成したことを、特徴とする。このような本態様においては、独立マス部材のワッシャ本体に対する打音が、当接ゴム弾性体によって有利に軽減乃至は回避され得る。
【００２０】
また、本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れかの態様に係る制振装置において、前記独立マス部材を、互いに独立した複数の分割マス部材によって構成したことを、特徴とする。このような本態様においては、独立マス部材を複数の分割マス部材に分割形成したことにより、振動入力時に各分割マス部材が一層変位し易くなり、特に加振エネルギの小さい小振幅の振動に対しても有効な制振効果が発揮され易くなると共に、全体として独立マス部材のハウジング本体に対する打ち当りに基づく制振効果の向上が図られ得る。なお、独立マス部材としては、例えばハウジング本体への当接状態が安定化するように、球状外周面を有するものが好適に採用される。
【００２１】
また、本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れかの態様に係る制振装置において、軸方向一方の側に開口して周方向に延びる溝形の空所を備えた環状溝部材に対して、環状の蓋部材を軸方向に重ね合わせて固着せしめて該空所の開口を覆蓋することにより前記収容空間を内部に形成したことを、特徴とする。このような本態様においては、密閉構造の収容空間を少ない部品点数で容易に形成することがで出来ると共に、周方向に連続した環状の独立マス部材も、収容空間を形成する環状溝に対して開口部を通じて軸方向から容易に組み入れることが出来るのである。
【００２２】
また、本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れかの態様に係る制振装置において、前記ボルトによる締付固定力が、前記環状溝部材に対して前記蓋部材を軸方向に押し付けて該蓋部材で該環状溝部材の前記空所の開口を覆蓋せしめる方向に及ぼされるようにしたことを、特徴とする。このような本態様においては、ボルトの締付力を利用して、環状溝部材に蓋部材を離脱不能に組み付けることにより、簡単な構造をもって収容空間を密閉状態に有利に保つことが出来るのである。なお、環状溝部材の蓋部材による覆蓋部位には、シール部材を配設するようにしても良い。そして、このような収容空間の外部空間に対する密閉性が高められることにより、水や埃等の異物の収容空間への侵入に起因して独立マス部材のハウジング本体への当接状態が変化することによる制振効果の低下が防止され得るのである。
【００２３】
また、本発明の第七の態様は、前記第一乃至第六の何れかの態様に係る制振装置において、前記ボルトの頭部が重ね合わせられる内周部分を外周側に外れて前記収容空間を形成したことを、特徴とする。このような本態様においては、収容空間の形成部位への締付力の直接的な作用が回避され得ることから、ボルトの締付力をより一層大きく設定することが出来る。
【００２４】
また、本発明の第八の態様は、前記第一乃至第七の何れかの態様に係る制振装置において、前記収容空間を、前記ボルトが挿通される挿通孔の中心軸回りで周方向に延びる環状空間とすると共に、かかる環状空間を、中心軸方向および軸直角方向の少なくとも一方で相互に離隔して多重的に複数設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、ワッシャの配設スペースを考慮したワッシャの外形形状の設計自由度を大きく確保しつつ、独立マス部材の全体としての質量を大きく確保して、より効率的な制振効果を得ることが可能となる。なお、本態様においては、各別の環状空間に収容配置される独立マス部材に対して、それらの質量を相互に異ならせること等によって、互いに異なる周波数チューニングを施すことも可能であり、それによって、一層広い周波数の或いは異なる複数の周波数域の振動に対して、有効な制振効果が実現可能となる。
【００２５】
また、本発明の第九の態様は、前記第一乃至第八の何れかの態様に係る、本発明に従う構造とされた制振装置の特に有利な使用態様に関するものであって、その特徴とするところは、スモールエンドでピストンに連結されたコネクティングロッドのビッグエンドを構成する一対の半割環状体を相互に連結固定して環状とすることにより、該コネクティングロッドのビッグエンドをクランクシャフトのクランクピンに対して回転可能に外嵌せしめる一対のコンロッドボルトに対して、前記第一乃至第八の何れかの態様に係るワッシャを外挿装着して該コネクティングロッドのビッグエンドに締付固定した内燃機関を、特徴とする。
【００２６】
このような本態様に従う構造とされた内燃機関においては、内燃機関の熱が及ぼされ易いエンジン内部において、内燃機関の爆発等に起因する加振力が直接に及ぼされるコネクティングロッドに対して、制振装置を直接に装着することを可能となし得たのであり、それによって、内燃機関を採用する自動車等の各種装置において、内燃機関の振動を加振源とする多くの問題となる振動を、極めて効果的に低減することが可能となるのである。
【００２７】
なによりも本態様においては、各種装置において振動の加振源の主要なものである内燃機関において、特に一時的な振動発生源としての燃焼室に極めて近く、且つ往復運動を回転運動に変換することで二次的な加振源ともなる、コネクティングロッドのビッグエンドに対して、制振装置を装着したことにより、内燃機関における振動状態を、いわば原因（もと）から抑えることが出来たのであり、パワーユニット全体に対して効果的な制振効果が発揮され得るのである。
【００２８】
そこにおいて、特に本態様にあっては、内燃機関の特性上、配設スペースが極めて狭い上に、大きな温度変化に晒されることから、従来構造のダイナミックダンパ等の制振装置の装着が、到底、技術的に考えられなかった状況下で、本発明に従う構造とされた制振装置としての特定のワッシャを採用することにより、内燃機関自体の構造的な設計変更を必要とすることなく、優れた耐久性のもとに有効で且つ安定した制振効果を発揮し得る制振装置を、内燃機関の振動源となる内部に装着することを可能と為し得たのであり、それによって、極めて優れた制振性を備えた内燃機関が、容易に実現可能となるのである。
【００２９】
【発明の実施形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３０】
先ず、図１には、本発明に従う構造とされたワッシャ１０を採用した内燃機関１２の要部概略が示されている。即ち、かかる内燃機関１２は、自動車のパワーユニットを構成する、複数のシリンダ機構を直列的に組み合わせた多気筒のレシプロ型内燃機関であって、各気筒においてピストン１４をクランクシャフト１６に連結するためのコネクティングロッド１８に対して、本発明に従う構造とされたワッシャ１０が装着されている。
【００３１】
より詳細には、かかるワッシャ１０は、その単体の拡大断面が図２に示されていると共に、装着状態が図３〜４に示されているように、環状溝部材としてのベース金具２０に対して蓋部材としての蓋金具２２を組み付けて、外周部分に収容空間２４を形成せしめた構造とされていると共に、かかる収容空間２４には独立マス金具２６が収容配置されている。
【００３２】
かかるベース金具２０は、円形平板形状を有する基板部２８に対して、中心軸２９上にボルト挿通孔３０が貫設されていると共に、外周縁部と周方向中間部分をそれぞれ周方向に延びる内周壁部３２および外周壁部３４が、一体形成されている。即ち、基板部２８の外周縁部と周方向中間部分には、それぞれ、円筒形状をもって周方向に連続して延びる内周壁部３２および外周壁部３４が、基板部２８の中心軸２９上で、軸方向一方の側（図２中の上方）に向かって突設されている。
【００３３】
また、内外周壁部３２，３４は、それぞれ、径方向で略一定の対向面間距離をもって周方向に平行に延びるようにして形成されており、これら内外周壁部３２，３４の径方向対向面間には、軸方向の上方に向かって開口して、周方向の全周に亘って略一定の矩形断面形状で延びる溝形空所としての周溝３６が、形成されている。
【００３４】
一方、蓋金具２２は、図２中の下方に開口する略逆Ｕ字形の断面形状で周方向の全周に亘って延びる円環形状をもって形成されている。この蓋金具２２の両側壁の外幅寸法は、ベース金具２０の周溝３６の内法寸法より僅かに小さくされていると共に、蓋金具２２の軸方向高さ寸法が、ベース金具２０の周溝３６の深さ寸法と略同じとされている。そして、かかる蓋金具２２は、ベース金具２０の周溝３６に対して軸方向に圧入されて、周溝３６内に略完全に収容された状態で嵌着固定されている。
【００３５】
これにより、周溝３６の開口が蓋金具２２で密封状態で覆蓋されており、以て、ワッシャ１０の外周部分を周方向に一定の矩形断面をもって延びる円環形状の収容空間２４が、外部空間に対して略密閉状態で形成されている。このベース金具２０と蓋金具２２で協働して形成された収容空間２４は、軸方向で互いに対向位置する各平坦な円環板状面とされた上下壁面３８，４０と、径方向で互いに対向位置する各円筒状面とされた内外周壁面４２，４４が、同一中心軸２９上に位置せしめられて、それぞれ互いに略平行に対向位置せしめられている。
【００３６】
なお、収容空間２４の周壁部を形成するベース金具２０と蓋金具２２は、何れも、硬質材料によって形成されており、特に本実施形態では、５×１０^４ＭＰａ以上の弾性率を有する鉄鋼やアルミニウム合金によって、プレス成形や鋳造等によって製造されたものが好適に採用され得る。
【００３７】
さらに、収容空間２４には、独立マス部材２６が収容配置されている。この独立マス部材２６は、円環ブロック形状のマス金具４６の表面にゴム弾性体４８が被着形成された構造とされている。マス金具４６は、一定の断面形状で周方向に連続して延びる円環ブロック形状を有しており、その断面形状は、収容空間２４よりも一回り小さな矩形断面形状とされている。なお、マス金具４６は、安価で且つ成形が容易であって質量の大きい材料を選択することが望ましく、例えば鉄系金属からなる鋳造成形品などが有利に採用される。
【００３８】
また、ゴム弾性体４８は、マス金具４６の外周面に加硫接着されることにより、マス金具４６の実質的に全外周面を略一定の厚さ寸法で覆う薄肉の被覆ゴム層を形成している。そして、マス金具４６にゴム弾性体４８が被着形成されて、該ゴム弾性体４８で表面が構成された独立マス部材２６の外形寸法が、収容空間２４よりも一回り小さくされており、かかるマス部材２６における軸方向寸法が収容空間２４の軸方向寸法よりも僅かに小さくされていると共に、その内径寸法が、収容空間２４を形成する蓋金具２２の内周壁面４２の径寸法よりも僅かに大きくされており、更に、その外径寸法が、収容空間２４を形成する蓋金具２２の外周壁面４４の径寸法よりも僅かに小さくされている。
【００３９】
これにより、収容空間２４に収容された独立マス部材２６は、収容空間２４内で拘束されることなく、ワッシャ１０を構成するワッシャ本体としてのベース金具２０や蓋金具２２から独立して相対変位可能に配設されている。即ち、収容空間２４内で独立マス部材２６を可動範囲の中央に位置せしめた状態下では、独立マス部材２６の軸方向両端面と内周面および外周面の全ての周りにおいて、収容空間２４の上下壁面３８，４０および内外周壁面４２，４４との間に空隙が形成され得るように、ワッシャ１０と独立マス部材２６の各部位が寸法設定されているのである。
【００４０】
また、本実施形態では、独立マス部材２６の内径寸法と収容空間２４の内周壁面４２の径寸法差：δと、独立マス部材２６の外径寸法と収容空間２４の外周壁面４４の径寸法差：δが、略同じに設定されていると共に、独立マス部材２６の軸方向寸法と収容空間２４の上下壁面３８，４０の対向面間距離が、それら径寸法差の略２倍の寸法差：２δとされている。なお、かかる径寸法差：δは、０．０５〜０．８ｍｍの範囲で設定することが望ましい。蓋し、δ＜０．０５ｍｍとなると、独立マス部材２６が変位して収容空間２４の周壁面に打ち当たる際に充分に大きなエネルギを得ることが難しくなって、目的とする相殺的な制振効果を得難くなるからであり、一方、δ＞０．８ｍｍとなると、独立マス部材２６の収容空間２４の周壁面に対する打ち当りに伴う打音等が問題となる場合があるからである。
【００４１】
また、独立マス部材２６において、収容空間２４の周壁面への打ち当り面を構成するゴム弾性体４８は、打ち当りに際しての打音の軽減と制振効果の向上のために、ＡＳＴＭ規格Ｄ２２４０のショアＤ硬さが、８０以下であることが望ましく、より望ましくは同Ｄ硬さが２０〜４０の弾性材で形成される。
【００４２】
なお、独立マス部材２６には、ワッシャ１０に対する相対変位に際して収容空間２４の内壁面に当接せしめられることとなる面、具体的には軸方向上下面と内外周面において、それぞれ、周方向に連続して延びる小さな突条からなる弾性突起５０が複数条、ゴム弾性体４８に一体形成されている。そして、当接荷重が小さい場合には、これらの弾性突起５０だけが収容空間２４の内壁面に当接せしめられるようになっていると共に、当接荷重が大きくなると弾性突起５０が弾性的に潰れて、独立マス部材２６の表面を形成するゴム弾性体４８が広い領域で収容空間２４の内壁面に当接せしめられるようになっている。即ち、これら弾性突起５０によって、独立マス部材２６のワッシャ１０に対する当接時の打音が軽減されるようになっていると共に、独立マス部材２６が収容空間２４内で独立して飛び跳ね変位せしめられる際の収容空間２４の内壁面への摺接抵抗の軽減が図られている。
【００４３】
このようにして独立マス部材２６が組み込まれたワッシャ１０は、図３〜４に示されているように、自動車のパワーユニットを構成する内燃機関のコネクティングロッド１８に対して装着されている。即ち、かかるコネクティングロッド１８は、図１に示されている如き公知のレシプロ型内燃機関を構成するものであり、軸方向一方（図１中の上端部）に設けられた小端部（スモールエンド）においてシリンダ機構を構成するピストン１４のピストンピンに連結されている一方、軸方向他方に設けられた大端部（ビッグエンド）５６においてクランクシャフト１６に連結されている。
【００４４】
すなわち、コネクティングロッド１８の大端部５６は、多くの場合と同様にコネクティングロッド１８の軸方向に二分割された半割円環形状とされており、コネクティングロッド１８の本体側の半割環状体６０に対して、別体の半割環状体６２を対向方向に重ね合わせて周方向両側の突合せ部分を、一対のコンロッドボルト６４，６４で固着することにより、クランクシャフト１６のクランクピンの挿通用孔６６が形成されている。そして、この挿通用孔６６に対して、ホワイトメタルやローラベアリング等の軸受部材を介してクランクピンが回転可能に挿通されるようになっており、そのようにクランクシャフト１６に連結されることによって、クランクシャフト１６が、コネクティングロッド１８を介して、ピストン１４の往復運動を回転運動に変換し得るようになっているのである。
【００４５】
ここにおいて、本実施形態では、コネクティングロッド１８に螺着された各コンロッドボルト６４，６４を利用して、前述の如き構造とされたワッシャ１０，１０が、内燃機関１２に装着されている。具体的には、図３〜４に示されているように、コンロッドボルト６４は、一般に下方から上方に向かって螺入されているが、ワッシャ１０は、図２で説明した状態から軸方向で上下反対にして、コンロッドボルト６４の脚部６８に外挿された状態で、コンロッドボルト６４でコネクティングロッド１８に対して締付固定されて装着されている。
【００４６】
なお、コンロッドボルト６４の頭部７０は、ワッシャ１０を形成するベース金具２０における内周壁部３２の内径寸法よりも小さな外径寸法をもって形成されており、それによって、頭部７０が、ワッシャ１０における収容空間２４の形成部位を避けるようにして、ベース金具２０において平板形状とされた内周部分に対して直接に重ね合わせられている。即ち、コンロッドボルト６４の締付力が、ワッシャ１０におけるベース金具２０の基板部２８に対して直接に及ぼされることにより、ベース金具２０がクランクシャフト１６に対して強固に固着されているのである。
【００４７】
また、特に本実施形態では、コンロッドボルト６４の頭部７０の軸方向高さ寸法が、ワッシャ１０のベース金具２０における内外周壁部３２，３４の突出寸法と略同じとされており、ワッシャ１０の装着状態下、かかるコンロッドボルト６４の頭部７０が、ワッシャ１０において内外周壁部３２，３４で囲まれた中央空所への収容状態とされるようになっている。
【００４８】
そして、このような装着状態下で、内燃機関１２が稼動せしめられるとコネクティングロッド１８の振動が各ワッシャ１０に対して直接に及ぼされることとなる。そして、ワッシャ１０に振動が入力されると、独立マス部材２６に加振力が及ぼされて、該独立マス部材２６が収容空間２４内でワッシャ１０から独立して飛び跳ね変位せしめられて、収容空間２４の内壁面３８，４０，４２，４４に対して繰り返し弾性的に打ち当たることとなる。その結果、ワッシャ１０ひいてはコネクティングロッド１８に対して相殺的な制振効果が及ぼされることとなり、クランクシャフト１６自体の振動が軽減されて、内燃機関の作動の円滑化が図られることにより、たとえばオートマチックミッションにおけるロックアップの回転数を低くして燃費向上を図ることにも資することとなると共に、クランクシャフト１６から内燃機関１２の振動として自動車のボデー側に伝達される振動が低減されて、自動車の乗り心地の向上等も図られ得るのである。
【００４９】
特に、上述の如き構造とされたワッシャ１０においては、ワッシャ構造とされているが故に、コネクティングロッド１８に対して本来的に採用されている既存のコンロッドボルト６４をそのまま利用して、振動部材であるコネクティングロッド１８に対して極めて容易に装着することが出来るのである。しかも、かかるワッシャ１０は、制振装置であるがワッシャ構造とされており、大きな配設スペースを必要とすることがないことから、配設スペースが制限されるクランクケース内にも容易に組み付けることが出来るのであり、それによって、振動源としての内燃機関において、振動の発生源に極めて近い処に制振装置を装着することが可能となって、内燃機関における振動を極めて効率的に抑えることが可能となるのである。また、本実施形態のワッシャ１０においては、内周部分にボルト頭部７０が収容される空所が形成されていることから、ワッシャ１０を装着するために必要とされるスペースが一層有利に縮小され得る。
【００５０】
また、ワッシャ１０を装着するに際して、コンロッドボルト６４には特別な改造が不要であることから、コンロッドボルト６４によってコネクティングロッド１８に及ぼされる締付力が低下するようなこともない。特に、本実施形態のワッシャ１０においては、コンロッドボルト６４の頭部７０の当接領域を外周側に避けて独立マス部材２６の収容空間２４が形成されていることから、ワッシャ１０自体においても、コンロッドボルト６４による大きな締付力に対する部材強度が有利に確保され得るのである。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００５２】
例えば、前記実施形態では、独立マス部材２６として、収容空間２４の内周壁面の形状に対応した矩形断面形状をもって周方向に連続して延びる環状体が採用されていたが、かかる独立マス部材２６は、収容空間２４の内壁面に対して防振すべき振動入力方向で安定して打ち当たるものであれば良く、その具体的形状は特に限定されるものでない。
【００５３】
具体的には、例えば、図５に示されているように、収容空間２４の内法寸法よりも僅かに小さな外径寸法をもって形成された球状の独立マス部材７２を採用し、かかる独立マス部材７２の複数個を、互いに独立して、収容空間２４の周方向に収容配置せしめるようにしてもよい。なお、球状の独立マス部材７２においても、金属などの高比重材で形成した球状の金属マス７４に対して、その表面に所定厚さのゴム弾性体７６を被着形成せしめた構造が、好適に採用される。また、独立マス部材７２の外周面形状は、収容空間２４の内壁面形状に対して必ずしも相似形状とされている必要のないことは、図５に示された実施形態からも理解されるべきである。
【００５４】
また、図６や図７に示されているように、ブラケットの軸方向または径方向で同一中心軸上に複数の収容空間２４ａ，２４ｂを形成して、それら各収容空間２４ａ，２４ｂにそれぞれ独立マス部材２６や７２を収容配置することも可能である。これにより、一つのワッシャに対して実質的に複数の制振装置を並設することが可能となる。
【００５５】
また、収容空間２４を形成するためのワッシャの構造も、特に限定されるものでなく、例えば、図６に示されているように、外周側に開口せしめた周溝３６ａや外周側と軸方向側の両方に開口せしめた周溝３６ｂをベース金具２０に形成して、それら周溝３６ａや３６ｂの開口を、ベース金具２０に外嵌装着した略円筒形の蓋金具７８で覆蓋することによって収容空間２４を形成することも可能である。
【００５６】
更にまた、ベース金具２０に形成された周溝３６の開口を覆蓋して収容空間２４を形成する蓋金具２２のベース金具２０に対する組付構造も、前記実施形態の如き圧入構造の他、例えば図６に示されている如きかしめ固定構造や、その他溶接や接着などによる任意の固着構造を採用することが出来る。
【００５７】
また、前記実施形態では、収容空間２４がベース金具２０の外周部分に突出形成されており、ワッシャ１０の内周部分に、コンロッドボルト６４が収容される空所が形成されていたが、例えば図７に示されているように、そのような空所を設けることなく、ワッシャ１０の内周部分に収容空間２４を形成しても良い。そして、収容空間２４をワッシャ１０の内周部分に形成する場合には、図示されているように、ベース金具２０の周溝３６の開口部に対して軸方向に嵌め込まれて圧入等で組み付けられた蓋金具２２を、コンロッドボルト６４の締付力を利用してベース金具２０に対して抜け出し不能に押圧固定せしめることも可能である。
【００５８】
更にまた、本発明に従う構造とされたワッシャ１０は、許容される配設スペース等を考慮しつつ、要求される制振効果に応じて、一つのボルトに対して複数装着することも可能である。その場合には、例えば図６に示されている如き、全体として円板形状とされたワッシャの場合には、単純に軸方向に積み重ねて行くことで対応可能であるが、その他、例えば図８に示されているように、径寸法を異ならせた複数のワッシャ１０ａ，１０ｂを軸方向で重ね合わせて採用することにより、各収容空間２４の形成部位を径方向に重ね合わせるように組み合わせて装着することも可能であり、そのような組み合わせ構造を採用することによって、複数のワッシャを、全体の軸方向（高さ方向）の配設スペースを小さく抑えつつ、効率的に装着することが可能となる。
【００５９】
また、収容空間２４は、ワッシャ１０の周方向に連続している必要はなく、その意味において、ワッシャ１０は、必ずしも円板形状である必要もない。例えば、ワッシャ１０の中心軸周りの適当な部位だけに、適当な大きさの独立した一つの或いは複数の収容空間を形成して、そこに独立マス部材を収容配置しても良く、また、収容空間が形成される部位だけを軸直角方向外方に突出せしめて収容空間の形成スペースをワッシャにおいて大きく確保することも可能である。
【００６０】
加えて、本発明に従う構造とされたワッシャが適用されるのは、例示の如き内燃機関におけるコネクティングロッドに装着されるものだけでなく、内燃機関以外の自動車の各種構成部材、更には自動車以外の各種装置における振動部材に対して、何れも制振装置として有効に採用され得る。
【００６１】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従えば、制振装置を組み込んだワッシャがコンパクトに実現され得るのであり、それ故、振動部材に対して特別な設計変更を行う必要もなく、何等かの部材を固定するために採用されている既存のボルトを利用して、或いは任意の位置にねじ穴を形成してボルトを螺着できるようにするだけで、制振装置としてのワッシャを、振動部材に対して極めて容易に且つ優れたスペース効率をもって装着することが可能となるのである。
【００６２】
また、本発明に従う構造とされた内燃機関においては、本発明に従う特定のワッシャを採用したことにより、従来ではスペース上および耐熱上の問題から到底実現され得なかったコネクティングロッドへの制振装置の装着が実現され得たのであり、それによって、内燃機関における発生振動を、振動発生源に極めて近い部位で効率的に抑えることが可能となったのであって、極めて優れた制振性を備えた内燃機関が、容易に提供され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う構造とされたワッシャを装着した、本発明の一実施形態としての自動車用内燃機関を概略的に示す一部切欠説明図である。
【図２】図１に示された内燃機関に用いられている本発明に従う構造とされたワッシャを拡大して示す半截縦断面図である。
【図３】図２に示されたワッシャを装着した図１に示された内燃機関のコネクティングロッドの要部を拡大して示す縦断面説明図である。
【図４】図３に示されたコネクティングロッドの底面図である。
【図５】本発明に従う構造とされたワッシャの別の態様を示す半截縦断面図である。
【図６】本発明に従う構造とされたワッシャの更に別の態様を示す半截縦断面図である。
【図７】本発明に従う構造とされたワッシャの更に別の態様を示す半截縦断面図である。
【図８】本発明に従う構造とされたワッシャの更に別の態様を示す半截縦断面図である。
【符号の説明】
１０　ワッシャ
１２　内燃機関
１４　ピストン
１８　コネクティングロッド
２０　ベース金具
２２　蓋金具
２４　収容空間
２６　独立マス部材
３０　ボルト挿通孔
６４　コンロッドボルト

Claims (9)

1. 所定の振動部材に螺着されるボルトの脚部に外挿されて、該ボルトにより該振動部材に対して締付固定される環状のワッシャであって、
   外部空間に対して密閉された収容空間を内部に形成して、該収容空間に独立マス部材を非接着で独立変位可能に収容配置せしめて、該独立マス部材が該収容空間の内面に対して直接的且つ弾性的に当接せしめられるようにしたことを特徴とするワッシャ。
2. 前記収容空間を、前記ボルトが挿通される挿通孔回りの全周に亘って略一定断面形状で連続して延びるように形成すると共に、前記マス部材を周方向に連続した環状形態をもって形成した請求項１に記載のワッシャ。
3. 前記収容空間よりも小さなマス金具に対して、その外表面に当接ゴム弾性体を被着形成することによって前記独立マス部材を構成した請求項１又は２に記載のワッシャ。
4. 前記独立マス部材を、互いに独立した複数の分割マス部材によって構成した請求項１又は２に記載のワッシャ。
5. 軸方向一方の側に開口して周方向に延びる溝形の空所を備えた環状溝部材に対して、環状の蓋部材を軸方向に重ね合わせて固着せしめて該空所の開口を覆蓋することにより前記収容空間を内部に形成した請求項１乃至４の何れかに記載のワッシャ。
6. 前記ボルトによる締付固定力が、前記環状溝部材に対して前記蓋部材を軸方向に押し付けて該蓋部材で該環状溝部材の前記空所の開口を覆蓋せしめる方向に及ぼされるようにした請求項１乃至４の何れかに記載のワッシャ。
7. 前記ボルトの頭部が重ね合わせられる内周部分を外周側に外れて前記収容空間を形成した請求項１乃至６の何れかに記載のワッシャ。
8. 前記収容空間を、前記ボルトが挿通される挿通孔の中心軸回りで周方向に延びる環状空間とすると共に、かかる環状空間を、中心軸方向および軸直角方向の少なくとも一方で相互に離隔して多重的に複数設けた請求項１乃至７の何れかに記載のワッシャ。
9. スモールエンドでピストンに連結されたコネクティングロッドのビッグエンドを構成する一対の半割環状体を相互に連結固定して環状とすることにより、該コネクティングロッドのビッグエンドをクランクシャフトのクランクピンに対して回転可能に外嵌せしめる一対のコンロッドボルトに対して、請求項１乃至８の何れかに記載のワッシャを外挿装着して該コネクティングロッドのビッグエンドに締付固定したことを特徴とする内燃機関。

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