JP3944675B2 - プロペラシャフトのダイナミックダンパ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に用いられるプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車のエンジンマウント構造の一例として、図８に示すものがある。図８のエンジンマウント構造は、エンジン（図示省略。図６及び図７参照）側に固定されるエンジン側ブラケット１と、エンジン側ブラケット１の一端側の筒部２に嵌挿されたマウントゴム部材３を介してエンジン側ブラケット１に支持されかつ図示しない車体側に固定される車体側ブラケット（図示省略）とからなるエンジンマウントブラケット（以下、マウントブラケットという。）４を備え、マウントブラケット４を介してエンジンを車体に支持している。エンジン側ブラケット１には、孔５が形成されており、この孔５にプロペラシャフト６が挿通されている。
【０００３】
そして、エンジン（レシプロエンジン）のピストンの往復運動に伴う慣性力や燃焼室での爆発によって発生する燃焼加振力等により、クランクシャフトが捻じれ振動や曲げ振動を生じ、これが原因となってエンジンが振動すると共に、エンジンとトランスミッションを含めたパワープラント系全体の曲げ、ねじり振動も発生する。これらの振動が車体に伝わると、車体そのものが振動するだけでなく、それに伴うきしみ音、車室内のこもり音等の原因になり、乗員に対して不快感を与える。このため、前記マウントブラケット４は、エンジン側ブラケット１及び車体側ブラケットをマウントゴム部材３を介して結合し、マウントゴム部材３によって振動を吸収、減衰させるようにしている。
【０００４】
また、マウントブラケット４の固有振動数がエンジンあるいはパワープラントの固有振動数に近い場合、共振現象を起こし、エンジンの振動をマウントブラケット４が増幅して伝えるため、マウントゴム部材３の効果を発揮できず振動を悪化させることがある。
そして、このようなマウントブラケット４の固有振動数が原因で生ずる振動騒音の低減対策として、この図８のエンジンマウント構造では、エンジン側ブラケット１の筒部２の外周部に、ダンパ支持体７を取付け、ダンパ支持体７にゴム体８及び鉄製部材等の質量体９からなるダイナミックダンパ１０を設け、上述したマウントブラケット４の固有振動数が原因で生ずる振動騒音を、例えば図１０に示すように抑制するようにしている。
この図１０は、図８のエンジンマウント構造（ダイナミックダンパ１０を設けている）と、ダイナミックダンパを設けていないエンジンマウント構造とを対象にして得られた振動騒音（dB）−周波数（Hz）特性を示すものであり、実線及び一点鎖線がそれぞれ図８のエンジンマウント構造（ダイナミックダンパ有り）及びダイナミックダンパを設けていないもの（ダイナミックダンパ無し）の特性である。
【０００５】
なお、図８に示すエンジンマウント構造では、プロペラシャフト６をエンジン側ブラケット１の孔５に挿通するものを示したが、他の従来のエンジンマウント構造の例として、図９に示すように、エンジン側ブラケット１における自動車の上方側縁部に凹部１１を形成し、この凹部１１にプロペラシャフト６を配置するようにしたものもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８に示す従来技術では、ダイナミックダンパ１０を設けるため、部品数が多くなる上、ダイナミックダンパ１０をマウントブラケット４に外付けしており、その分、ダイナミックダンパ１０の取付けスペースの確保が必要となり、さらに重量増加を招いてしまい、上述した問題点（マウントブラケット４の固有振動数が原因で振動騒音が発生すること）の適切な改善を図れないというのが実情であった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンジンマウントブラケットの固有振動数が原因で生ずる振動騒音を抑制できるコンパクトなプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、エンジンマウントブラケットにプロペラシャフトを通す開口部を設け、該開口部に前記プロペラシャフトを回動支持するセンタベアリングを弾性部材を介して取付け、該弾性部材は前記プロペラシャフトと共にダイナミックダンパを構成することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記弾性部材はゴム製であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の構成において、前記開口部は前記エンジンマウントブラケットの縁部に形成された円弧状の切欠部であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１または２に記載の構成において、前記開口部は前記エンジンマウントブラケットに形成された孔であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態のプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造を図１ないし図７に基づいて説明する。
【００１０】
図１、図６及び図７において、自動車２０の左右には、図示しないサブフレームにより結合される左側、右側フレーム２１，２２（車体）が配置されている。左側、右側フレーム２１，２２には、それぞれ第１、第２エンジンマウントブラケット（第１、第２マウントブラケット）２３，２４が取付けられている。第１、第２マウントブラケット２３，２４を介してエンジン２５が左側、右側フレーム２１，２２に支持されている。
【００１１】
エンジン２５にはトランスミッション２６及びトランスファ２７が装着されている。トランスファ２７と右側フレーム２２との間には第３エンジンマウントブラケット（第３マウントブラケット）２８が介装されており、トランスファ２７ひいてはエンジン２５を支持するようにしている。
トランスファ２７と、左右前輪２９，３０の間に配設されたフロントディファレンシャルギア３１とはフロントプロペラシャフト６Ａ（請求項１のプロペラシャフトを構成する。）により接続されており、フロント側に駆動力を伝達するようにしている。また、左右後輪３２，３３の間に配設されたリヤディファレンシャルギア３４とトランスミッション２６の出力軸３５とはリヤプロペラシャフト６Ｂにより接続されており、リヤ側に駆動力を伝達するようにしている。
【００１２】
フロントプロペラシャフト６Ａは、図２及び図４に示すセンタサポート３６に支持されるシャフト本体３７と、一端側がシャフト本体３７にジョイント部（第１ジョイント部）３８を介して結合され他端側がトランスファ２７に結合される第１シャフト結合体３９と、一端側がシャフト本体３７にジョイント部（第２ジョイント部４０）を介して結合され他端側がフロントディファレンシャルギア３１側に結合される第２シャフト結合体４１と、からなっている。
シャフト本体３７は、図４に示すように、結合部４２でナット４３及びボルト４４等により結合される第１、第２シャフト本体構成体４５，４６とを備え、第１シャフト本体構成体４５が第１シャフト結合体３９にジョイントされ、第２シャフト本体構成体４６が第２シャフト結合体４１にジョイントされている。
そして、フロントプロペラシャフト６Ａは、シャフト本体３７の結合部４２でセンタサポート３６に支持されている。また、フロントプロペラシャフト６Ａは、センタサポート３６以外の１または２以上の部分（図示省略）で支持されている。なお、後述するように、このセンタサポート３６以外の支持位置を変更することにより、フロントプロペラシャフト６Ａの分担荷重を調整することが可能である〔後述する（ｄ）項参照〕。
【００１３】
第１マウントブラケット２３は、左側フレーム２１に取付けられる第１車体側ブラケット部４７と、第１マウントゴム部材３Ａと、この第１マウントゴム部材３Ａを介して第１車体側ブラケット部４７に結合される第１エンジン側ブラケット部４８と、からなり、第１エンジン側ブラケット部４８がエンジン２５側に保持されている。
第２マウントブラケット２４は、図７に示すように、右側フレーム２２に取付けられる第２車体側ブラケット部４９と、第２マウントゴム部材３Ｂと、この第２マウントゴム部材３Ｂを介して第２車体側ブラケット部４９に結合される第２エンジン側ブラケット部５０とからなり、第２エンジン側ブラケット部５０がエンジン２５側に保持されている。
【００１４】
第１エンジン側ブラケット部４８における自動車２０の下方（図１下側、図２下側）の側縁部には、円弧状の切欠部５１（開口部）が形成されている。切欠部５１には、フロントプロペラシャフト６Ａを回動可能に支持するセンタサポート３６が収納され、取付ボルト５２により第１エンジン側ブラケット部４８に取付けられている。
【００１５】
センタサポート３６は、第１エンジン側ブラケット部４８に当接して配置される取付ブラケット５３と、取付ブラケット５３の両端部に重ねて取付ボルト５２により第１エンジン側ブラケット部４８に固定される取付用板材５４と、を備えている。
取付ブラケット５３は、図２及び図５に示すように、前記切欠部５１の内周面に沿う形状のブラケット円弧部５５と、ブラケット円弧部５５の両端部から延長され、ブラケット円弧部５５と共に略Ω形をなすブラケット延長部５６とから構成され、ブラケット延長部５６が第１エンジン側ブラケット部４８の側縁部に当接されている。このブラケット延長部５６に前記取付用板材５４が重ねられている。そして、ブラケット円弧部５５と前記取付用板材５４との間に形成される空間にフロントプロペラシャフト６Ａが挿通され、取付用板材５４及び取付ボルト５２により第１エンジン側ブラケット部４８（ひいては第１マウントブラケット２３）に支持されている。
【００１６】
ブラケット円弧部５５の内周面部には、図２及び図４に示すように、第１環状体５７、略環状のゴム体（以下、環状ゴム体５８という。）〔弾性体〕及び第２環状体５９がこの順に配置されている。
環状ゴム体５８は第２環状体５９に保持される環状のゴム体内周部６０と、ゴム体内周部６０に比して大径で前記第１環状体５７に保持される環状のゴム体外周部６１と、ゴム体内周部６０及びゴム体外周部６１を一端側（図４左側）で接続するゴム体中央部６２とから大略構成されている。
第２環状体５９の内周面側にはボールベアリング（センタベアリング）６３が配置されている。ボールベアリング６３の外輪６４は第２環状体５９に保持され、内輪６５はフロントプロペラシャフト６Ａに保持されている。前記環状ゴム体５８及びフロントプロペラシャフト６Ａによりダイナミックダンパ１０Ａが構成されている。図２中、６６はボールである。
【００１７】
取付用板材５４は、図２、図３及び図５に示すように、中央部に第１環状体５７に沿う形状の円弧部６７を有する取付用板材本体６８と、取付用板材本体６８の両端側（図３左右側）における長手方向に沿う両側部（図３上下側）に屈曲形成された取付用板材フランジ部６９とからなっている。
【００１８】
上述したように、環状ゴム体５８は、フロントプロペラシャフト６Ａと共にダイナミックダンパ１０Ａを構成するが、この実施の形態では、環状ゴム体５８のばね定数Ｋ（弾性係数）またはセンタサポート３６にかかる分担荷重を調整することによりダイナミックダンパ１０Ａの共振周波数を得、ダイナミックダンパ１０Ａとして機能させるようにしている。
【００１９】
ここで、ダイナミックダンパ１０Ａの周波数（共振周波数）ｆは次式（１）により求められる。
【数１】

【００２０】
フロントプロペラシャフト６Ａの分担荷重の調整は、次の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）または（ｄ）〔複数を組み合わせてもよい〕によりフロントプロペラシャフト６Ａの分担荷重ｍを変更して行う。
（ａ）フロントプロペラシャフト６Ａの板厚の変更
（ｂ）フロントプロペラシャフト６Ａの径の変更
（ｃ）フロントプロペラシャフト６Ａのジョイント（第１ジョイント部３８または第２ジョイント部４０）の位置の変更
（ｄ）フロントプロペラシャフト６Ａのセンタサポート３６以外の支持位置の変更
また、環状ゴム体５８のばね定数Ｋは、環状ゴム体５８の材質（ばね定数）を変更することにより調節する。
【００２１】
上述したようにフロントプロペラシャフト６Ａの分担荷重ｍまたは環状ゴム体５８のばね定数Ｋを調整することにより、ダイナミックダンパ１０Ａが第１マウントブラケット２３と共振するように、ダイナミックダンパ１０Ａの周波数（共振周波数）ｆを第１マウントブラケット２３の固有振動数と対応する大きさに設定している。
【００２２】
上述したように構成されたこの実施の形態では、エンジン２５が作動し、第１マウントブラケット２３の固有振動数がエンジン２５あるいはパワープラントの固有振動数に近くて共振現象を起こした（すなわち、第１マウントブラケット２３の固有振動数が原因で振動騒音が生じた）場合、フロントプロペラシャフト６Ａ及び環状ゴム体５８からなり、共振周波数ｆが第１マウントブラケット２３の固有振動数と対応する大きさに設定されたダイナミックダンパ１０Ａが、第１マウントブラケット２３の振動に共振して、第１マウントブラケット２３の振動エネルギを消費して振動を抑制させる（すなわち、共振により対象となる振動系の振動を抑制するダイナミックダンパとしての機能を発揮する）。
【００２３】
この実施の形態によれば、第１エンジン側ブラケット部４８に切欠部５１を形成し、この切欠部５１に、フロントプロペラシャフト６Ａを支持するために従来用いられているセンタベアリング（ボールベアリング６３）を環状ゴム体５８を介して設け、上述したようにダイナミックダンパとしての機能を、部品点数を必要最小限に抑えて果たすことができる。すなわち、上述した図８に示す従来技術では、質量体９等を新たに設ける必要があるが、本実施の形態ではフロントプロペラシャフト６Ａを質量体として利用してダイナミックダンパ１０Ａを構成しているので、その分、部品点数を少なくできる。また、ダイナミックダンパ１０Ａの質量体として既存のフロントプロペラシャフト６Ａを用いることにより、質量増加を抑えることができる。
【００２４】
さらに、切欠部５１にセンタベアリング（ボールベアリング６３）及び環状ゴム体５８を収納し、切欠部５１にダイナミックダンパ１０Ａが収納されたものになっているので、エンジンマウントブラケットにダイナミックダンパを外付けするようにした例えば図８の従来技術に比して配置スペース上の制約が少なくなりコンパクト化を図ることができる。
【００２５】
また、フロントプロペラシャフトを支持するためのセンタベアリングは、一般に車体にボルト等により固定し、これにより、この固定箇所における車体側の補強及び取付部の加工が必要になるが、本実施の形態では、ボールベアリング６３（センタベアリング）はセンタサポート３６に含めて切欠部５１に収納され、ダイナミックダンパ１０Ａを構成する環状ゴム体５８等と共に支持されており、ボールベアリング６３（センタベアリング）を固定するための専用のボルト、センタベアリング固定のみのための取付部の補強及び加工等が不要となり、その分、構成の簡略化及び生産性の向上を図ることができる。
【００２６】
上記実施の形態では、開口部が切欠部５１である場合を例にしたが、開口部はセンタサポート３６を挿通させる孔であってもよい。これにより取付用板材５４及び取付ボルト５２を設けなくて済み、これにより部品数削減をさらに進めることができる。
また、上記実施の形態では、弾性部材がゴム製（環状ゴム体５８）である場合を例にしたが、弾性部材を、ゴム以外の他の部材で構成してもよい。
【００２７】
なお、本実施の形態では自動車２０が４輪駆動車である場合を例にしたが、本発明はこれに限るものではない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンマウントブラケットにプロペラシャフトを通す開口部を設け、該開口部に前記プロペラシャフトを回動支持するセンタベアリングを弾性部材を介して取付け、該弾性部材は前記プロペラシャフトと共にダイナミックダンパを構成しており、フロントプロペラシャフトがダイナミックダンパの質量体として兼用されるので、その分、従来技術に比して部品点数が少なくなりかつ重量を低減できる。
【００２９】
また、エンジンマウントブラケットに形成した開口部にダイナミックダンパの一部を構成する弾性部材が収納されるので、ダイナミックダンパをエンジンマウントブラケットに外付けする従来技術に比して配置スペース上の制約が少なくなりコンパクト化を図ることができる。
さらに、センタベアリングの固定をダイナミックダンパ固定と共に行って兼用化することが可能であり、これにより、従来、センタベアリング固定等のために専用に（別個に）必要とされたボルト（固定手段）、取付部の加工及び補強が不要となり、その分、構成の簡略化及び生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造を示す斜視図である。
【図２】図１のダイナミックダンパ構造の断面図である。
【図３】図１のダイナミックダンパ構造の下面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図１のダイナミックダンパ構造を模式的に示す側面図である。
【図６】図１のダイナミックダンパ構造を模式的に示す断面図である。
【図７】図１のダイナミックダンパ構造を用いた自動車を模式的に示す平面図である。
【図８】自動車のエンジンマウント構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図９】他のエンジンマウント構造を模式的に示す図である。
【図１０】ダイナミックダンパが有る場合と、無い場合の周波数−振動騒音特性を示す図である。
【符号の説明】
６Ａ フロントプロペラシャフト（プロペラシャフト）
１０Ａ ダイナミックダンパ
２３ 第１マウントブラケット
３６ センタサポート
５１ 切欠部（開口部）
５８ 環状ゴム体
６３ ボールベアリング（センタベアリング）

Claims (4)

1. エンジンマウントブラケットにプロペラシャフトを通す開口部を設け、該開口部に前記プロペラシャフトを回動支持するセンタベアリングを弾性部材を介して取付け、該弾性部材は前記プロペラシャフトと共にダイナミックダンパを構成することを特徴とするプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造。
2. 前記弾性部材はゴム製であることを特徴とする請求項１に記載のプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造。
3. 前記開口部は前記エンジンマウントブラケットの縁部に形成された円弧状の切欠部であることを特徴とする請求項１または２に記載のプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造。
4. 前記開口部は前記エンジンマウントブラケットに形成された孔であることを特徴とする請求項１または２に記載のプロペラシャフトのダイナミックダンパ構造。

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