JP5801549B2

JP5801549B2 - Power transmission shaft

Info

Publication number: JP5801549B2
Application number: JP2010249309A
Authority: JP
Inventors: 陽古川; 鈴木　貴博; 貴博鈴木
Original assignee: A&D Co Ltd
Current assignee: A&D Holon Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2030-11-08
Also published as: JP2012102759A

Description

本発明は動力伝達用シャフトに係り、特にエンジン試験装置においてエンジンとダイナモメータとの間で動力を伝達する動力伝達用シャフトに関する。 The present invention relates to a power transmission shaft, and more particularly, to a power transmission shaft that transmits power between an engine and a dynamometer in an engine test apparatus.

エンジン試験装置としてエンジンベンチが知られている。エンジンベンチは、供試エンジンが所定の性能を備えているかを評価する装置であり、供試エンジンは台上に取り付けられ、その出力軸がシャフトを介してダイナモメータに連結される。そして、ダイナモメータでエンジンの出力軸の回転力を吸収しながら、トルクや回転数を計測することによって、エンジンの性能が測定・評価される。 An engine bench is known as an engine test apparatus. The engine bench is a device that evaluates whether a test engine has a predetermined performance. The test engine is mounted on a table, and its output shaft is connected to a dynamometer via a shaft. The engine performance is measured and evaluated by measuring the torque and the rotational speed while absorbing the rotational force of the engine output shaft with the dynamometer.

ところで、エンジンベンチでは、特定の振動数（回転数）で共振が発生するおそれがある。たとえばエンジンベンチを、２つの慣性と１つのシャフト（ねじりバネ）による基本的な構成として考えた場合、その固有振動数ｆｎは、２つの慣性値Ｊ１、Ｊ２を用いて下式より導き出される。 By the way, in an engine bench, there exists a possibility that resonance may generate | occur | produce at specific frequency (rotation speed). For example, when an engine bench is considered as a basic configuration with two inertias and one shaft (torsion spring), its natural frequency fn is derived from the following equation using two inertia values J1 and J2.

この場合、ゲインは固有振動数ｆｎを頂点として大きくなり、その周辺振動数で共振現象が発生する。そこで従来は、シャフトの剛性や慣性値Ｊ１、Ｊ２を調節することによって、共振を避けた領域で運転するように設計を行っている。また、別の対策として、特許文献１は、軸にフライホイルを着脱自在に取り付けたり、剛性の異なるカップリングを用いたりすることによって共振域をずらしている。特許文献２は、共振点をアイドリング周波数以下に設定しており、特許文献３は、駆動側と被試験機との間に制振合金であるＤ２０５２合金を設けている。

In this case, the gain increases with the natural frequency fn as the apex, and a resonance phenomenon occurs at the peripheral frequency. Therefore, conventionally, the design is performed so as to operate in a region where resonance is avoided by adjusting the rigidity and inertia values J1 and J2 of the shaft. Further, as another countermeasure, Patent Document 1 shifts the resonance region by detachably attaching a flywheel to the shaft or using couplings having different rigidity. In Patent Document 2, the resonance point is set to be equal to or lower than the idling frequency, and in Patent Document 3, D2052 alloy, which is a vibration damping alloy, is provided between the drive side and the device under test.

特開平9-178616号公報JP-A-9-78616 特許3918435号Patent 3918435 特開2006-162486号公報JP 2006-162486 A

しかしながら、特許文献１、特許文献２は共振点を運転領域からずらすだけなので、ずらせない場合には運転領域に制限がかかったり、運転中の装置が共振点で破損したりするおそれがあった。一方、特許文献３は、共振を抑制したことによって別の問題が発生し、回転への速度追従性が低下するという問題があった。 However, since Patent Document 1 and Patent Document 2 merely shift the resonance point from the operation region, there is a possibility that the operation region may be restricted or the operating device may be damaged at the resonance point if the resonance point is not shifted. On the other hand, Patent Document 3 has a problem that another problem occurs due to suppression of resonance, and speed followability to rotation is reduced.

上述した対策のほかに、共振を抑制する方法として、ダイナミックダンパやフードダンパを取り付ける方法が知られている。ダイナミックダンパは質量ｍ１、バネｋ１から成る主振動系に、質量ｍ２、バネｋ２、粘性係数ｃの動吸振器を据え付けることによって構成されており、たとえばエンジンベンチの場合、主振動系のシャフトに、バネと粘性係数を有するラバーを介して慣性体を連結することによって構成される。一方、フードダンパは、ダイナミックダンパにおいてバネｋ２を無くした構成であり、エンジンベンチの場合には、主振動系のシャフトに、粘性係数ｃのオイルを介して質量ｍ２の慣性体を回動自在に支持することによって構成される。しかし、これらのダンパは、主振動系に動吸振器を追加する構成であるため、慣性が増えてしまい、昨今のエンジンベンチの特徴である高速応答の弊害となってしまう。また、設計計算が難しく、共振を確実に抑制することができないという問題があった。特にダイナミックダンパの場合は、ラバーの特性が温度変化によって大きく変化するため、ラバーの特性のコントロールが難しく、共振を確実に抑制できないという問題があった。 In addition to the measures described above, a method of attaching a dynamic damper or a hood damper is known as a method of suppressing resonance. The dynamic damper is configured by installing a dynamic vibration absorber having a mass m2, a spring k2, and a viscosity coefficient c on a main vibration system including a mass m1 and a spring k1. For example, in the case of an engine bench, It is configured by connecting an inertial body via a spring and a rubber having a viscosity coefficient. On the other hand, the hood damper has a configuration in which the spring k2 is eliminated from the dynamic damper. In the case of an engine bench, an inertial body having a mass m2 can be freely rotated on the shaft of the main vibration system via oil having a viscosity coefficient c. Constructed by supporting. However, since these dampers have a configuration in which a dynamic vibration absorber is added to the main vibration system, the inertia increases, resulting in a high-speed response that is a characteristic of recent engine benches. In addition, there is a problem that design calculation is difficult and resonance cannot be reliably suppressed. In particular, in the case of a dynamic damper, since the rubber characteristic changes greatly with temperature change, there is a problem that it is difficult to control the rubber characteristic and resonance cannot be reliably suppressed.

本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、主振動系に減衰機能を持たせることによって、共振を抑制することのできる動力伝達用シャフトを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a power transmission shaft capable of suppressing resonance by giving a damping function to a main vibration system.

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、両端がそれぞれ連結され、動力を伝達するシャフト本体と、円筒状に形成されるとともに前記シャフト本体と同軸上に配置され、前記シャフト本体の外周面を覆うことによって、または、前記シャフト本体の内部に挿入することによって、前記シャフト本体の外周面または内周面との間に円筒状の粘性体の封入空間を形成する封入空間確保部材と、を備え、前記封入空間確保部材は一方の端部のみが前記シャフト本体に固定されることを特徴とする動力伝達用シャフトを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention as described in claim 1, wherein both ends are connected to each other, a shaft main body for transmitting power, a cylindrical shape and coaxially arranged with the shaft main body , the shaft main body An enclosed space securing member that forms an enclosed space of a cylindrical viscous body between the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the shaft main body by covering the outer peripheral surface of the shaft main body or by being inserted into the shaft main body And providing a power transmission shaft, wherein only one end of the enclosed space securing member is fixed to the shaft body.

本発明によれば、封入空間確保部材によってシャフト本体の外周面または内周面との間に略円筒状の粘性体封入空間を形成するとともに、その封入空間確保部材の一方の端部をシャフト本体に固定したので、他方の端部側ではシャフト本体のねじれ共振を抑制する減衰効果が得られる。すなわち、封入空間確保部材の他方の端部では、封入空間確保部材とシャフト本体との間で速度差を生じるが、その両者の間に減衰項となる粘性体が封入されているので、ねじり振動を抑制することができる。また、本発明はシャフト本体に減衰項を直接持たせる構成であるので、最も基本的な振動系のモデルとなり、設計計算を容易に行うことができる。 According to the present invention, the sealed space securing member forms the substantially cylindrical viscous material sealed space between the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the shaft body, and one end of the sealed space securing member is connected to the shaft body. Therefore, a damping effect that suppresses the torsional resonance of the shaft body can be obtained on the other end side. That is, at the other end of the enclosing space securing member, a speed difference is generated between the enclosing space securing member and the shaft body, but since a viscous material serving as a damping term is encapsulated between them, the torsional vibration Can be suppressed. Further, since the present invention has a configuration in which the shaft body directly has a damping term, it becomes the most basic vibration system model, and design calculation can be easily performed.

請求項２に記載の発明は請求項１において、前記粘性体は、２液を混合することによって室温で硬化する２液混合室温硬化型の液体であることを特徴とする。本発明のように２液を混合することによって室温にて硬化する液体を用いた場合、混合直後の粘性が小さい状態で粘性体を封入空間に充填し、充填作業を容易に行うことができる。さらに、充填後に室温に置くことによって粘性体が硬化し、十分な振動減衰効果を得ることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the viscous body is a two-component mixed room temperature curable liquid that cures at room temperature by mixing two liquids. When a liquid that cures at room temperature by mixing two liquids is used as in the present invention, the filling space can be filled with a viscous body in a state where the viscosity immediately after mixing is small, and the filling operation can be easily performed. Furthermore, the viscous body is cured by placing it at room temperature after filling, and a sufficient vibration damping effect can be obtained.

請求項３に記載の発明は請求項２において、前記粘性体は、２液を混合するシリコンゲルであることを特徴とする。本発明のようにシリコンゲルを用いることによって、充填時の作業性と、十分な振動減衰効果の両方を得ることができる。 A third aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect, the viscous body is a silicon gel that mixes two liquids. By using silicon gel as in the present invention, both workability during filling and a sufficient vibration damping effect can be obtained.

請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１において、前記シャフト本体の両端には、板ばねを介在させたカップリングが設けられることを特徴とする。本発明の動力伝達用シャフトは、板ばねのカップリングと組み合わせることによって比較的容易に作成することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the shaft main body is provided with couplings with leaf springs at both ends. The shaft for power transmission of the present invention can be relatively easily produced by combining with a coupling of a leaf spring.

請求項５に記載の発明は請求項１〜４のいずれか１において、前記封入空間確保部材は他方の端部にシール材が装着され、前記粘性体封入空間が封止されることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth aspects, the sealing space securing member is provided with a sealing material at the other end, and the viscous material sealing space is sealed. To do.

請求項６に記載の発明は請求項１〜５のいずれか１において、前記動力伝達用シャフトは、エンジンの出力軸とダイナモメータの回転軸とを連結することを特徴とする。本発明はねじり振動が発生しやすいエンジン試験装置において特に有効である。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the power transmission shaft connects an output shaft of an engine and a rotating shaft of a dynamometer. The present invention is particularly effective in an engine test apparatus that easily generates torsional vibration.

本発明によれば、封入空間確保部材によってシャフト本体の外周面または内周面との間に略円筒状の粘性体封入空間を形成し、その封入空間確保部材の一方の端部をシャフト本体に固定したので、他方の端部側においてシャフト本体のねじれ共振を抑制することができる。 According to the present invention, the sealed space securing member forms a substantially cylindrical viscous material sealed space between the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the shaft body, and one end of the sealed space securing member is formed on the shaft body. Since it is fixed, torsional resonance of the shaft body can be suppressed on the other end side.

本発明が適用されたエンジンベンチの概略構成図Schematic configuration diagram of an engine bench to which the present invention is applied 第１の実施形態の動力伝達用シャフトを示す斜視図The perspective view which shows the shaft for power transmission of 1st Embodiment. 第１の実施形態の動力伝達用シャフトを示す断面図Sectional drawing which shows the shaft for power transmission of 1st Embodiment. 第１の実施形態の動力伝達用シャフトの作用を示す図The figure which shows the effect | action of the shaft for power transmission of 1st Embodiment. 第１の実施形態の動力伝達用シャフトの物理モデルを示す図The figure which shows the physical model of the shaft for power transmission of 1st Embodiment. 第２の実施形態の動力伝達用シャフトを示す断面図Sectional drawing which shows the shaft for power transmission of 2nd Embodiment.

以下、添付図面に従って、本発明に係る動力伝達用シャフトの好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施の形態の動力伝達用シャフト（以下、単にシャフトという）５０が適用されたエンジン試験装置１０の概略構成図である。 Hereinafter, preferred embodiments of a power transmission shaft according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine test apparatus 10 to which a power transmission shaft (hereinafter simply referred to as a shaft) 50 according to the present embodiment is applied.

同図に示すエンジン試験装置１０は、試験対象であるエンジン１２の性能を測定・評価する装置であり、主としてエンジン１２、ダイナモメータ１４、ダイナモ制御部１６、エンジン制御部１８、制御装置２０、及び、シャフト５０を含むシャフト部材３２で構成される。 The engine test apparatus 10 shown in FIG. 1 is an apparatus for measuring and evaluating the performance of the engine 12 to be tested. The engine test apparatus 10 mainly includes an engine 12, a dynamometer 14, a dynamo control unit 16, an engine control unit 18, a control device 20, and The shaft member 32 includes the shaft 50.

エンジン１２は、架台２２に固定されており、その内部には燃焼室（不図示）が設けられる。燃焼室には空気吸引用の吸気管２４が接続されており、その吸気管２４には流入量調節用のスロットル２６が設けられる。また、燃焼室には排気管２８が接続されており、この排気管２８には排ガス浄化用の触媒装着部３０が設けられる。 The engine 12 is fixed to a gantry 22 and a combustion chamber (not shown) is provided in the engine 12. An air intake pipe 24 for air suction is connected to the combustion chamber, and an intake flow adjusting throttle 26 is provided in the intake pipe 24. An exhaust pipe 28 is connected to the combustion chamber, and an exhaust gas purification catalyst mounting portion 30 is provided in the exhaust pipe 28.

エンジン１２は、その出力軸がシャフト部材３２を介してダイナモメータ１４に接続されている。シャフト部材３２は、本発明のシャフト５０（図２参照）を含む複数の軸部材が連結されることによって構成されている。また、シャフト部材３２にはトルクメータ３６が取り付けられ、このトルクメータ３６によってトルクが計測される。なお、本実施の形態は、トルクメータ３６によってトルクを計測するようにしたが、これに限定するものではなく、たとえばダイナモメータ１４の出力値からトルクを検出してもよい。また、トルクメータ３６の他に、クラッチ、変速機、各種の連結手段等を目的に応じて挿入してもよい。さらに、トルク以外のエンジン１２の状態（たとえば排ガスの温度など）を計測する手段を挿入してもよい。 The output shaft of the engine 12 is connected to the dynamometer 14 via the shaft member 32. The shaft member 32 is configured by connecting a plurality of shaft members including the shaft 50 (see FIG. 2) of the present invention. A torque meter 36 is attached to the shaft member 32, and the torque is measured by the torque meter 36. In the present embodiment, the torque is measured by the torque meter 36. However, the present invention is not limited to this. For example, the torque may be detected from the output value of the dynamometer 14. In addition to the torque meter 36, a clutch, a transmission, various connecting means, and the like may be inserted depending on the purpose. Further, means for measuring the state of the engine 12 other than the torque (for example, the temperature of the exhaust gas) may be inserted.

ダイナモメータ１４は、エンジン１２に所定の負荷トルクを与える装置であり、電流・電圧を可変させることで負荷トルクを設定できるようになっている。ダイナモメータ１４としては、低慣性ダイナモメータを用いることが好ましく、低慣性ダイナモを用いることによって、低速回転から高速回転までの急激な回転数の変化に応じた安定した出力が得られる。 The dynamometer 14 is a device that applies a predetermined load torque to the engine 12, and can set the load torque by varying the current and voltage. As the dynamometer 14, it is preferable to use a low inertia dynamometer. By using the low inertia dynamometer, a stable output corresponding to a rapid change in the rotational speed from low speed rotation to high speed rotation can be obtained.

ダイナモメータ１４にはダイナモ制御部１６が接続されている。ダイナモ制御部１６は、ダイナモメータ１４に印加する電流・電圧を可変制御する手段であり、このダイナモ制御部１６で電流・電圧を可変制御することによって、ダイナモメータ１４に接続されたエンジン１２の負荷トルクが制御される。 A dynamometer control unit 16 is connected to the dynamometer 14. The dynamo control unit 16 is means for variably controlling the current / voltage applied to the dynamometer 14, and the load of the engine 12 connected to the dynamometer 14 is controlled by variably controlling the current / voltage with the dynamo control unit 16. Torque is controlled.

一方、エンジン１２は、エンジン制御部１８に接続される。エンジン制御部１８は、スロットル開度や点火進角等の制御指令値をエンジン１２に与えることによって、エンジン１２を駆動制御する手段であり、通常はＥＣＵ、もしくはＥＣＵにバイパス回路を付加したエンジン制御回路で実現される。ＥＣＵの代わりに仮想ＥＣＵと称されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）で実現してもよい。このエンジン制御部１８によってエンジン１２に制御パラメータ（たとえば所定のスロットル開度）が与えられる。これにより、エンジン１２が回転し、その回転がシャフト５０を介してダイナモメータ１４に伝達される。なお、エンジン制御部１８から与えられる制御パラメータとしては、回転数、スロットル開度の他、燃料注入量、空気注入量、燃料と空気の混合比、点火時間（ガソリンエンジンの場合）、燃料噴射制御方法（ジーゼルエンジンの場合）など様々なパラメータがある。 On the other hand, the engine 12 is connected to the engine control unit 18. The engine control unit 18 is a means for driving and controlling the engine 12 by giving a control command value such as a throttle opening degree and an ignition advance angle to the engine 12, and is usually an ECU or an engine control in which a bypass circuit is added to the ECU. Realized with a circuit. Instead of the ECU, a DSP (Digital Signal Processor) called a virtual ECU may be used. A control parameter (for example, a predetermined throttle opening) is given to the engine 12 by the engine control unit 18. As a result, the engine 12 rotates, and the rotation is transmitted to the dynamometer 14 via the shaft 50. The control parameters given from the engine control unit 18 include the rotational speed, throttle opening, fuel injection amount, air injection amount, fuel / air mixture ratio, ignition time (in the case of a gasoline engine), fuel injection control. There are various parameters such as the method (in the case of a diesel engine).

上述したダイナモメータ１４、ダイナモ制御部１６、エンジン制御部１８、トルクメータ３６は、制御装置２０に接続されている。制御装置２０には、トルクメータ３６からトルク・回転数などのデータが入力されるとともに、エンジン制御部１８からスロットル開度等の制御データが入力される。入力されたデータはメモリに一時的に格納された後、必要に応じて演算処理回路に出力され、トルク等が演算される。その際、ノイズ除去などの信号処理回路によってデータの信号処理を行ってもよい。 The dynamometer 14, dynamo control unit 16, engine control unit 18, and torque meter 36 described above are connected to the control device 20. Data such as torque and rotational speed is input from the torque meter 36 to the control device 20, and control data such as throttle opening is input from the engine control unit 18. The input data is temporarily stored in the memory, and then output to the arithmetic processing circuit as necessary to calculate torque and the like. At that time, data signal processing may be performed by a signal processing circuit such as noise removal.

なお、制御装置２０において、得られたデータからエンジンのモデルを作成したり、そのモデルを用いてシミュレーションを実行したりするようにしてもよい。また、制御装置２０において、各種の条件設定、たとえばスロットル開度、燃料噴射時期、点火進角、噴射時間、ＶＶＴ、ＥＧＲなどの制御パラメータや、吸気温度、排気温度、燃料注入量、空気注入量、ＮО_Ｘ密度、ＨＣ密度、ＣО濃度、ＣО_２濃度、燃料消費量、水温などの計測パラメータを設定するようにしてもよい。 The control device 20 may create an engine model from the obtained data, or may execute a simulation using the model. In the control device 20, various condition settings such as control parameters such as throttle opening, fuel injection timing, ignition advance, injection time, VVT, EGR, intake air temperature, exhaust temperature, fuel injection amount, air injection amount, etc. Measurement parameters such as NO _X density, HC density, CO concentration, CO ₂ concentration, fuel consumption, and water temperature may be set.

次に本発明の特徴部分であるシャフト５０について説明する。図２は第１の実施形態のシャフト５０を示す斜視図であり、図３は、図２のシャフト５０の断面図である。 Next, the shaft 50 which is a characteristic part of the present invention will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the shaft 50 of the first embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the shaft 50 of FIG.

これらの図に示すようにシャフト５０は主として、シャフト本体５２、板バネカップリング５４、封入空間確保部材５６、シール材５８で構成される。シャフト本体５２はチタン６Ａｌ−４Ｖ合金やステンレス等の金属によって円柱状に形成されており、その両端は板バネカップリング５４、５４を介して他の軸部材（不図示）に連結される。なお、シャフト本体５２の形状は円柱状に限定されるものではなく、円筒状など他の形状であってもよい。また、シャフト本体５２の材質は、上記に限定されるものではなく、カーボン等の他の材料であってもよい。 As shown in these drawings, the shaft 50 mainly includes a shaft main body 52, a leaf spring coupling 54, an enclosed space securing member 56, and a sealing material 58. The shaft body 52 is formed in a columnar shape by a metal such as titanium 6Al-4V alloy or stainless steel, and both ends thereof are connected to other shaft members (not shown) via leaf spring couplings 54 and 54. The shape of the shaft body 52 is not limited to a columnar shape, and may be other shapes such as a cylindrical shape. The material of the shaft body 52 is not limited to the above, and may be other materials such as carbon.

シャフト本体５２の一方の端部（図６の右側の端部）にはフランジ５２ａが形成されている。フランジ５２ａはボルト等の固定部材６０によって板バネカップリング５４の継手本体６２に固定されている。板バネカップリング５４はたわみ継手であり、円盤状に形成された一対の継手本体６２、６２がボルト等の固定部材６４によって連結されている。一対の継手本体６２、６２の間には、リング状に形成された金属製の板ばね６６が設けられており、この板ばね６６が継手本体６２に固定されている。一対の継手本体６２、６２のうち、一方の継手本体６２には前述のシャフト本体５２が固定され、もう一方の継手本体６２には別の軸部材（不図示）が固定される。上記の如く構成された板バネカップリング５４によれば、板ばね６６によって軸心のずれを調整することができるとともに、曲げモーメントを伝えずに軸トルクのみを伝えることができるので、大きいトルクや高速回転に対応することができる。また、上記の如く構成された板バネカップリング５４は、簡単に着脱することができるので、後述の封入空間確保部材５６及びシール材５８をシャフト本体５２に容易に取り付けることができる。なお、本実施の形態は、たわみ継手の板バネカップリング５４の例で説明したが、他の種類の継ぎ手を用いてもよい。 A flange 52a is formed at one end of the shaft body 52 (the right end in FIG. 6). The flange 52a is fixed to the joint body 62 of the leaf spring coupling 54 by a fixing member 60 such as a bolt. The leaf spring coupling 54 is a flexible joint, and a pair of joint bodies 62 and 62 formed in a disk shape are connected by a fixing member 64 such as a bolt. A metal plate spring 66 formed in a ring shape is provided between the pair of joint main bodies 62, 62, and the plate spring 66 is fixed to the joint main body 62. Of the pair of joint bodies 62, 62, the shaft body 52 is fixed to one joint body 62, and another shaft member (not shown) is fixed to the other joint body 62. According to the leaf spring coupling 54 configured as described above, the displacement of the shaft center can be adjusted by the leaf spring 66 and only the shaft torque can be transmitted without transmitting the bending moment. It can cope with high-speed rotation. Further, since the leaf spring coupling 54 configured as described above can be easily attached and detached, an enclosed space securing member 56 and a sealing material 58, which will be described later, can be easily attached to the shaft body 52. In addition, although this Embodiment demonstrated by the example of the leaf | plate spring coupling 54 of a flexible joint, you may use another kind of joint.

シャフト本体５２の外側には、封入空間確保部材５６が設けられている。封入空間確保部材５６は、円筒状に形成されており、その内径はシャフト本体５２の外径よりも若干大きく形成されている。封入空間確保部材５６の一方側の端部（図３の右側の端部）５６ａは、シャフト本体５２のフランジ５２ａにボルト等の固定部材７０によって固定されている。その際、封入空間確保部材５６は、シャフト本体５２と同軸上となるように配置されて固定される。これにより、シャフト本体５２と封入空間確保部材５６との間には、円筒状の隙間（粘性体封入空間）が一定幅で形成される。 An enclosed space securing member 56 is provided outside the shaft body 52. The enclosed space securing member 56 is formed in a cylindrical shape, and the inner diameter thereof is slightly larger than the outer diameter of the shaft body 52. One end portion (the right end portion in FIG. 3) 56 a of the enclosed space securing member 56 is fixed to the flange 52 a of the shaft body 52 by a fixing member 70 such as a bolt. At that time, the enclosed space securing member 56 is arranged and fixed so as to be coaxial with the shaft main body 52. Thereby, a cylindrical gap (viscous material enclosure space) is formed with a constant width between the shaft body 52 and the enclosure space securing member 56.

封入空間確保部材５６の他方側の端部（図３の左側の端部）５６ｂには、シール材５８が装着されている。シール材５８は、リング状に形成されており、固定ボルト７２によって封入空間確保部材５６の端部５６ｂに固定されている。また、シール材５８は、その内径がシャフト本体５２の外径と略同じ寸法（実際には僅かに大きい寸法）で形成されている。これにより、封入空間確保部材５６の端部５６ｂは、シャフト本体５２に対して変位自在（摺動自在）に支持される。また、上記の如く構成されたシール材５８を封入空間確保部材５６に取り付けることによって、シャフト本体５２と封入空間確保部材５６との隙間が封止され、略密封された粘性体封入空間７４が形成される。 A sealing material 58 is attached to the other end (the left end in FIG. 3) 56 b of the enclosed space securing member 56. The sealing material 58 is formed in a ring shape, and is fixed to the end portion 56 b of the enclosed space securing member 56 by a fixing bolt 72. The sealing material 58 has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the shaft body 52 (actually a slightly larger dimension). As a result, the end portion 56 b of the enclosed space securing member 56 is supported so as to be displaceable (slidable) with respect to the shaft body 52. Further, by attaching the sealing material 58 configured as described above to the enclosed space securing member 56, the gap between the shaft body 52 and the enclosed space securing member 56 is sealed, and a substantially sealed viscous material enclosed space 74 is formed. Is done.

粘性体封入空間７４には、粘性体（不図示）が封入される。粘性体の種類は特に限定するものではなく、振動を吸収できる程度の粘性（具体的には、シャフト本体５２と封入空間確保部材５６との隙間量によって決定される粘度）が得られるものであればよい。ただし、充填作業の容易性と十分な振動減衰効果を考えると、充填作業後に硬化する粘性体を用いることが好ましい。すなわち、シャフト本体５２と封入空間確保部材５６の隙間である粘性体封入空間７４は隙間量が非常に小さいため、粘度の高い粘性体を充填することが困難である。一方で、粘度の高い粘性体を充填しないと、シャフト本体５２に対して十分な減衰効果が得られないという問題が発生する。そのため、充填時には粘度が低く、脱泡作業などの後に硬化し、粘度が高くなる粘性体が好ましく、特に充填完了後に放置することで硬化する粘性体が理想的である。 A viscous body (not shown) is enclosed in the viscous body enclosure space 74. The type of the viscous body is not particularly limited, and may be a viscosity that can absorb vibrations (specifically, a viscosity determined by the gap amount between the shaft main body 52 and the enclosure space securing member 56). That's fine. However, considering the ease of the filling operation and sufficient vibration damping effect, it is preferable to use a viscous material that hardens after the filling operation. That is, the viscous body enclosing space 74, which is a gap between the shaft main body 52 and the enclosing space securing member 56, has a very small gap, and thus it is difficult to fill the viscous body with high viscosity. On the other hand, unless a viscous material having a high viscosity is filled, a problem that a sufficient damping effect cannot be obtained with respect to the shaft main body 52 occurs. Therefore, a viscous material that has a low viscosity at the time of filling and hardens after the defoaming operation and becomes high in viscosity is preferable. In particular, a viscous material that cures when left after completion of filling is ideal.

そこで、本実施の形態では、２液混合型のシリコンゲルを採用する。２液混合型のシリコンゲルは主剤と硬化剤を混合した後に室温で硬化していく材料であり、混合直後は粘度が低いオイル状であり、混合後２４時間ほど室温に置くことによって粘性の高いゲル状へと硬化する。このようなシリコンゲルを用いる場合、混合直後のオイル状のものを粘性体封入空間７４に充填し、その後２４時間ほど室温に置いた後で試験を行う。これにより、充填作業を容易に行うことができるとともに、試験時に十分な減衰硬化を得ることができる。また、シリコンゲルは、ラバーに比べて熱に対する耐性があり、共振エネルギーの吸収に対して有利である。 Therefore, in this embodiment, a two-liquid mixed type silicon gel is employed. Two-component mixed type silicone gel is a material that hardens at room temperature after mixing the main agent and curing agent. It is oily with low viscosity immediately after mixing, and it is highly viscous by placing it at room temperature for about 24 hours after mixing. It hardens into a gel. When such a silicon gel is used, the oil-like material immediately after mixing is filled in the viscous material enclosing space 74, and then the test is performed after being left at room temperature for about 24 hours. Thereby, while being able to perform a filling operation | work easily, sufficient attenuation hardening can be obtained at the time of a test. Silicon gel is more resistant to heat than rubber and is advantageous for absorption of resonance energy.

なお、シリコンゲルの硬化条件は温度によって決まるが、中には加熱によって硬化するタイプもあり、それを採用してもよい。ただし、本実施形態は、シャフト本体５２の加工精度が必要とされているので、加熱による金属の歪みを無くすために室温硬化タイプを採用することが好ましいが、加熱硬化タイプのゲルは室温硬化タイプに比べて硬化後の粘性にむらができにくいという長所もあるので、加熱による影響が無視できる場合（たとえば、回転条件が低回転の場合や、シャフト本体５２が熱変形の少ない金属の場合）であれば、使用することは効果的である。 In addition, although the hardening conditions of a silicon gel are decided by temperature, there exists a type hardened | cured by heating, and you may employ | adopt it. However, since the processing accuracy of the shaft main body 52 is required in this embodiment, it is preferable to adopt a room temperature curing type in order to eliminate the distortion of the metal due to heating, but the thermosetting gel is a room temperature curing type. Since there is an advantage in that the viscosity after curing is less likely to be uneven, the effect of heating can be ignored (for example, when the rotation condition is low or the shaft body 52 is a metal with little thermal deformation). If present, it is effective to use.

次に上記の如く構成されたシャフト５０の作用について説明する。上述した封入空間確保部材５６は、端部５６ｂがシャフト本体５２に固定されず、端部５６ａのみがシャフト本体５２に固定されている。 Next, the operation of the shaft 50 configured as described above will be described. The above-described enclosed space securing member 56 is not fixed to the shaft main body 52 at the end portion 56 b and is fixed to the shaft main body 52 only at the end portion 56 a.

このように構成されたシャフト５０では、シャフト本体５２にねじりが生じると、その端部５２ａと端部５２ｂとの間には変位差が生まる。これをΔｘとする。ここで、封入空間確保部材５６は一方の端部５６ａがシャフト本体５２のフランジ５２ａと連結されているため、封入空間確保部材５６のもう一方の端部５６ｂとシャフト本体５２の間には変位差Δｘが生まれることになる。回転変動がある回転中は、その変位差が速度差となる。 In the shaft 50 configured as described above, when the shaft main body 52 is twisted, a displacement difference is generated between the end 52a and the end 52b. Let this be Δx. Here, since one end 56 a of the enclosed space securing member 56 is connected to the flange 52 a of the shaft body 52, there is a displacement difference between the other end 56 b of the enclosed space securing member 56 and the shaft body 52. Δx is born. During rotation with rotational fluctuation, the displacement difference becomes the speed difference.

本実施の形態では、シャフト本体５２と封入空間確保部材５６との間には粘性体封入空間７４が形成されており、粘性体が充填されている。このため、封入空間確保部材５６の端部５６ｂとシャフト本体５２との間に速度差が生じ、その隙間の粘性体によって減衰効果が得られる。 In the present embodiment, a viscous body enclosing space 74 is formed between the shaft main body 52 and the enclosing space securing member 56 and is filled with the viscous body. For this reason, a speed difference arises between the end part 56b of the enclosure space securing member 56 and the shaft main body 52, and a damping effect is obtained by the viscous material in the gap.

図４は、シャフト５０の効果を示す図であり、封入空間確保部材５６を有する本発明と、封入空間確保部材５６のない従来との比較を示している。同図に示すように、封入空間確保部材５６を取り付けた本発明では、従来に比べて共振点近辺のゲインそのものを低下させることができる。 FIG. 4 is a diagram showing the effect of the shaft 50 and shows a comparison between the present invention having the enclosed space securing member 56 and a conventional one without the enclosed space securing member 56. As shown in the figure, in the present invention to which the enclosed space securing member 56 is attached, the gain itself in the vicinity of the resonance point can be reduced as compared with the conventional case.

図５は、本実施の形態の構成をモデル化したものである。同図に示すように、本発明のシャフト５０は、質量ｍ、バネｋ、粘性係数ｃからなる主振動系のみで表される。すなわち、シャフト５０そのものに減衰項を設けた単純なモデルで表される。したがって、主振動系に動吸振器を設けた従来と異なり、設計計算を容易に行うことができる。 FIG. 5 is a model of the configuration of the present embodiment. As shown in the figure, the shaft 50 of the present invention is represented only by a main vibration system including a mass m, a spring k, and a viscosity coefficient c. That is, it is represented by a simple model in which a damping term is provided on the shaft 50 itself. Therefore, unlike the conventional case where a dynamic vibration absorber is provided in the main vibration system, design calculation can be easily performed.

なお、上述した実施形態は粘性体封入空間７４をシャフト本体５２の外側に形成したが、これに限定するものではなく、粘性体封入空間７４をシャフト本体５２の内側に形成してもよい。図６はその１例である第２の実施形態のシャフト８０を示す断面図である。なお、同図において第1の実施形態と同様の構成、作用を有する部材については同じ符号を付してその説明を省略する。 In the above-described embodiment, the viscous body enclosure space 74 is formed outside the shaft body 52, but the present invention is not limited to this, and the viscous body enclosure space 74 may be formed inside the shaft body 52. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a shaft 80 according to the second embodiment as an example. In the figure, members having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図６に示すように、第２の実施形態は、シャフト本体８２が円筒状に形成され、その内部に封入空間確保部材８６が配置されている。封入空間確保部材８６は、その外径がシャフト本体８２の内径よりも小さく形成されており、シャフト本体８２と同軸上に配置されている。これにより、シャフト本体８２の内周面と封入空間確保部材８６の外周面との間には円筒状の隙間が一定幅で形成される。 As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the shaft main body 82 is formed in a cylindrical shape, and an enclosed space securing member 86 is disposed therein. The enclosed space securing member 86 has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the shaft main body 82, and is disposed coaxially with the shaft main body 82. Thereby, a cylindrical gap is formed between the inner peripheral surface of the shaft main body 82 and the outer peripheral surface of the enclosed space securing member 86 with a constant width.

封入空間確保部材８６は、一方の端部（図６の右側の端部）８６ａが固定部材７０によって板バネカップリング５４の継手本体６２に固定される。すなわち、封入空間確保部材８６の端部８６ａが板バネカップリング５４を介してシャフト本体８２に固定される。なお、本実施の形態では、封入空間確保部材８６の端部８６ａを板バネカップリング５４に固定したが、これに限定するものではなく、シャフト本体８２に直接固定するようにしてもよい。 One end portion (the right end portion in FIG. 6) 86 a of the enclosed space securing member 86 is fixed to the joint body 62 of the leaf spring coupling 54 by the fixing member 70. That is, the end portion 86 a of the enclosed space securing member 86 is fixed to the shaft body 82 via the leaf spring coupling 54. In this embodiment, the end portion 86a of the enclosed space securing member 86 is fixed to the leaf spring coupling 54. However, the present invention is not limited to this, and may be directly fixed to the shaft main body 82.

封入空間確保部材８６の他方の端部８６ｂにはシール材８８が装着される。シール材８８は円盤状に形成され、固定部材７２によって封入空間確保部材８６に固定される。また、シール材８８はその外径がシャフト本体８２の内径と略同じ（実際には若干小さい）寸法で形成され、シャフト本体８２に対して回転方向に変位自在に支持される。したがって、封入空間確保部材８６の端部８６ｂはシャフト本体８２に対して回転方向に変位自在に支持される。 A sealing material 88 is attached to the other end 86 b of the enclosed space securing member 86. The sealing material 88 is formed in a disk shape and is fixed to the enclosed space securing member 86 by the fixing member 72. The seal member 88 has an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the shaft body 82 (actually slightly smaller), and is supported by the shaft body 82 so as to be displaceable in the rotational direction. Therefore, the end portion 86b of the enclosed space securing member 86 is supported so as to be displaceable in the rotational direction with respect to the shaft body 82.

上記の如く構成されたシール材８８を封入空間確保部材８６に装着することによって、シャフト本体８２の内周面と封入空間確保部材８６の外周面との間に円筒状の粘性体封入空間７４が形成される。粘性体封入空間７４には、第１の実施形態と同様に、粘性体が充填される。 By attaching the sealing material 88 configured as described above to the enclosure space securing member 86, a cylindrical viscous body enclosure space 74 is formed between the inner peripheral surface of the shaft main body 82 and the outer peripheral surface of the enclosure space securing member 86. It is formed. The viscous material enclosure space 74 is filled with a viscous material, as in the first embodiment.

上記の如く構成されたシャフト８０によれば、封入空間確保部材８６の端部８６ｂがシャフト本体８２に固定されず、端部８６ａのみがシャフト本体８２に固定されている。このため、シャフト本体８２を回転させると、封入空間確保部材８６は一方の端部８６ａがシャフト本体５２と同時に回転し、他方の端部８６ｂではシャフト本体５２に対して回転方向の速度差が発生する。シャフト本体８２と封入空間確保部材８６との間の粘性体封入空間７４には粘性体が充填されているので、封入空間確保部材８６の端部８６ｂとシャフト本体８２との速度差は粘性体によって吸収される。これにより、ねじり振動が吸収され、共振の発生を抑制することができる。 According to the shaft 80 configured as described above, the end portion 86 b of the enclosed space securing member 86 is not fixed to the shaft main body 82, and only the end portion 86 a is fixed to the shaft main body 82. For this reason, when the shaft main body 82 is rotated, one end 86a of the enclosed space securing member 86 rotates simultaneously with the shaft main body 52, and a speed difference in the rotational direction is generated with respect to the shaft main body 52 at the other end 86b. To do. Since the viscous material enclosure space 74 between the shaft body 82 and the enclosed space securing member 86 is filled with a viscous material, the speed difference between the end 86b of the enclosed space securing member 86 and the shaft body 82 is caused by the viscous material. Absorbed. Thereby, the torsional vibration is absorbed and the occurrence of resonance can be suppressed.

なお、上述した実施形態は、シール材５８、８８を封入空間確保部材５６、８６に固定したが、これに限定するものではなく、シャフト本体５２、８２に固定し、封入空間確保部材５６、８６に摺動自在となるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the sealing materials 58 and 88 are fixed to the enclosed space securing members 56 and 86. However, the present invention is not limited to this, and the sealed material securing members 56 and 86 are secured to the shaft main bodies 52 and 82. You may make it slidably.

また、上述した実施形態は本発明をエンジン試験装置に適用した例であるが、本発明はこれに限定するものではなく、他の動力伝達用シャフトに適用してもよい。 Moreover, although embodiment mentioned above is an example which applied this invention to the engine test apparatus, this invention is not limited to this, You may apply to the shaft for other power transmission.

１０…エンジン試験装置、１２…エンジン、１４…ダイナモメータ、１６…ダイナモ制御部、１８…エンジン制御部、２０…制御装置、３４…シャフト部材、５０…シャフト、５２…シャフト本体、５４…板バネカップリング、５６…封入空間確保部材、５８…封入部材、６２…継手本体、６６…板ばね、７４…粘性体封入空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine test apparatus, 12 ... Engine, 14 ... Dynamometer, 16 ... Dynamo control part, 18 ... Engine control part, 20 ... Control apparatus, 34 ... Shaft member, 50 ... Shaft, 52 ... Shaft body, 54 ... Leaf spring Coupling, 56: Encapsulating space securing member, 58: Encapsulating member, 62: Joint body, 66: Leaf spring, 74: Viscous material enclosing space

Claims

Both ends are connected to each other, and a shaft body that transmits power;
It is formed in a cylindrical shape and is arranged coaxially with the shaft main body, and covers the outer peripheral surface of the shaft main body or by inserting it into the shaft main body, so that the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the shaft main body An enclosure space securing member that forms an enclosure space of a cylindrical viscous body between the surface and
The power transmission shaft, wherein only one end of the enclosed space securing member is fixed to the shaft body.

2. The power transmission shaft according to claim 1, wherein the viscous body is a two-component mixed room temperature curable liquid that cures at room temperature by mixing two components.

The power transmission shaft according to claim 2, wherein the viscous body is a silicon gel that mixes two liquids.

The power transmission shaft according to any one of claims 1 to 3, wherein a coupling with a leaf spring interposed is provided at both ends of the shaft main body.

5. The power transmission shaft according to claim 1, wherein a sealing material is attached to the other end of the enclosed space securing member to seal the enclosed space of the viscous body.

The power transmission shaft according to any one of claims 1 to 5, wherein the power transmission shaft connects an output shaft of an engine and a rotating shaft of a dynamometer.