JP7124684B2 - crankshaft device - Google Patents
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本発明は、クランクシャフト装置に関する。 The present invention relates to a crankshaft device.
従来より、エンジンのクランクシャフトにドライブプレートが一体となったトーショナルダンパが接続されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been proposed a torsional damper in which a drive plate is integrated with a crankshaft of an engine (see, for example, Patent Document 1).
エンジンの振動を低減するためにクランクシャフトの後端にダイナミックダンパ機能を追加するにあたり、コストや搭載スペースの制約の観点から、新たな部品を新設してダイナミックダンパ機能を追加するよりも、既設の部品にダイナミックダンパ機能を追加する方が現実的である。この際、クランクシャフトの曲げ共振を抑制するためにフライホイールやドライブプレートにダイナミックダンパ機能を追加することを考えることができる。しかしながら、必要なイナーシャや材質、直径、肉厚などを考慮すると、フライホイールやドライブプレートでは、ダイナミックダンパ機能の共振周波数をクランクシャフトの曲げ共振に対応する1kHz~2kHzなどの高周波数帯に合わせることが困難である。 When adding a dynamic damper function to the rear end of the crankshaft to reduce engine vibration, from the viewpoint of cost and mounting space constraints, rather than installing a new part and adding a dynamic damper function, the existing Adding a dynamic damper function to the part is more realistic. In this case, it is conceivable to add a dynamic damper function to the flywheel or drive plate in order to suppress bending resonance of the crankshaft. However, considering the necessary inertia, material, diameter, thickness, etc., it is necessary to adjust the resonance frequency of the dynamic damper function to a high frequency band such as 1 kHz to 2 kHz, which corresponds to the bending resonance of the crankshaft, in flywheels and drive plates. is difficult.
本発明のクランクシャフト装置は、クランクシャフトの曲げ共振を抑制してエンジンの振動を低減することが可能なクランクシャフト装置を提供することを主目的とする。 A main object of the crankshaft device of the present invention is to provide a crankshaft device capable of suppressing bending resonance of the crankshaft and reducing vibration of the engine.
本発明のクランクシャフト装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The crankshaft device of the present invention employs the following means in order to achieve the above main object.
本発明のクランクシャフト装置は、
エンジンのクランクシャフトと一体回転するセンサプレートと、該センサプレートの複数の歯部を検出する検出器とを含む回転センサを備えるクランクシャフト装置であって、
前記センサプレートの外周部に設けられた質量体を有し、
前記センサプレートおよび前記質量体は、前記クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成される、
ことを要旨とする。
The crankshaft device of the present invention includes:
A crankshaft device comprising a rotation sensor including a sensor plate that rotates integrally with a crankshaft of an engine and a detector that detects a plurality of teeth of the sensor plate,
Having a mass provided on the outer periphery of the sensor plate,
The sensor plate and the mass are configured to have a dynamic damper function with a resonance frequency substantially matching the bending resonance frequency of the crankshaft.
This is the gist of it.
この本発明のクランクシャフト装置は、エンジンのクランクシャフトと一体回転するセンサプレートと、そのセンサプレートの複数の歯部を検出する検出器とを含む回転センサを備える。このクランクシャフト装置において、センサプレートの外周部に質量体を設け、センサプレートおよび質量体を、クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成する。質量体をセンサプレートの外周部に設けることにより、センサプレートの面倒れ方向のばね作用を利用してセンサプレートおよび質量体をダイナミックダンパとして機能させることができる。この結果、クランクシャフトの曲げ共振を抑制してエンジンの振動を低減することが可能なクランクシャフト装置とすることができる。ここで、ダイナミックダンパの共振周波数は、主として、センサプレートの面倒れ方向のばね定数と、質量体の面倒れ方向の慣性質量とを調整することにより調整することができる。また、センサプレートの面倒れ方向のばね定数は、センサプレートに調整穴を形成することで調整することができる。 The crankshaft device of the present invention includes a rotation sensor including a sensor plate that rotates integrally with the engine crankshaft and a detector that detects a plurality of teeth of the sensor plate. In this crankshaft device, a mass is provided on the outer periphery of the sensor plate, and the sensor plate and the mass are configured to have a dynamic damper function with a resonance frequency substantially matching the bending resonance frequency of the crankshaft. By providing the mass body on the outer peripheral portion of the sensor plate, the sensor plate and the mass body can function as a dynamic damper by utilizing the spring action of the sensor plate in the surface tilt direction. As a result, it is possible to provide a crankshaft device capable of suppressing bending resonance of the crankshaft and reducing vibration of the engine. Here, the resonance frequency of the dynamic damper can be adjusted mainly by adjusting the spring constant of the sensor plate in the tilt direction and the inertial mass of the mass body in the tilt direction. Further, the spring constant of the sensor plate in the tilt direction can be adjusted by forming an adjustment hole in the sensor plate.
こうした本発明のクランクシャフト装置において、前記センサプレートの複数の歯部は、軸方向に突出し、前記検出器は、検出面が前記センサプレートの前記複数の歯部の歯先に対して略垂直に向くように配置されるものとしてもよい。こうすれば、センサプレートが面振れしても、検出器の検出面と歯部とのギャップが変化するのを抑制することができ、回転センサの検出不良の発生を抑制することができる。 In such a crankshaft device of the present invention, the plurality of teeth of the sensor plate protrude in the axial direction, and the detector has a detection surface that is substantially perpendicular to the tooth tips of the plurality of teeth of the sensor plate. It is good also as what is arranged so that it may face. In this way, even if the sensor plate runs out, it is possible to suppress a change in the gap between the detection surface of the detector and the tooth portion, and it is possible to suppress the occurrence of detection failure of the rotation sensor.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としてのクランクシャフト装置10の断面図であり、図2は、ベースプレート20の正面図であり、図3は、歯付きプレート30の正面図であり、図4は、歯付きプレート30の部分斜視図である。クランクシャフト装置10は、車両に搭載された原動機としての図示しないエンジン(例えば直列4気筒エンジン)のクランクシャフト12と、ベースプレート20と、歯付きプレート30と、検出素子40と、マスリング(慣性リング)50と、を備える。クランクシャフト12が貫通するシリンダブロック14の開口の内周面とクランクシャフト12の外周面との間は、オイルシール16によってシールされている。また、クランクシャフト12の後端には、更に、ドライブプレート等を介して動力伝達対象であるトルクコンバータが連結される。
1 is a cross-sectional view of a
ベースプレート20は、可撓性を有する板材(金属板)をプレス加工することにより成形される。このベースプレート20は、図2に示すように、中心部に設けられた平坦な円盤状の連結部21と、連結部21の外周側に連結部21よりもクランクシャフト12とは反対側へ突出した平坦な環状部23と、を有する。
The
連結部21には、複数(実施例では6個)の連結穴22が周方向に等間隔に形成されている。環状部23には、複数の(実施例では4個)の固定穴24が周方向に等間隔に形成されている。また、環状部23には、複数(実施例では4個)の調整穴25が、固定穴24と位相をずらして周方向に一定の間隔をおいて形成されている。
A plurality of (six in the embodiment) connecting
歯付きプレート30は、板材(金属板)をプレス加工することにより成形される。この歯付きプレート30は、ベースプレート20と共にセンサプレートを構成し、図1、図3および図4に示すように、平坦な環状部32と、環状部32の外周縁から軸方向に屈曲されてシリンダブロック14側に延びる筒状部34と、を有する。筒状部34には、その延在方向に突出する複数の歯部35が周方向に一定の間隔をおいて形成されている。複数の歯部35は、例えば、2枚欠け歯した34枚の歯を有する。
The
検出素子40は、センサプレート(ベースプレート20および歯付きプレート30)と共にクランクシャフト12の回転位置や回転数を検出する回転センサを構成するものであり、例えばMR(Magneto Resistance)センサとして構成されている。検出素子40は、その検出面が歯付きプレート30の歯部35の歯先に対して垂直に向くようにシリンダブロック14に固定されている。
The
エンジンのクランクシャフト12とベースプレート20の連結部21とは、連結穴22に挿通されたボルトにより互いに締結される。また、ベースプレート20の環状部23と歯付きプレート30の環状部32とは、固定穴24および固定穴33に挿通されたリベットRにより互いに連結される。
The
マスリング50は、平坦な環状部52と、環状部52の外周縁から軸方向に屈曲されてシリンダブロック14側に延びる筒状部54と、を有する。このマスリング50は、筒状部54の内周面が環状部23の外周縁に圧入されることにより、ベースプレート20に取り付けられる。ベースプレート20の環状部23とマスリング50の環状部52との間には、フリクションプレート(皿ばね)60が配置されている。
The
実施例のクランクシャフト装置10では、センサプレート(ベースプレート20および歯付きプレート30)とマスリング50は、エンジンの振動を低減するダイナミックダンパとして機能するように構成されている。本実施例では、センサプレートとマスリング50は、図5に示すクランクシャフト12の3節曲げ共振を抑制するために、センサプレートの面振れ共振周波数f0がクランクシャフト12の3節曲げ共振の周波数(曲げ共振周波数f1)と一致するように構成されている。ここで、センサプレートの面振れ共振周波数f0は、ベースプレート20の面倒れ方向のばね定数kbと、歯付きプレート30の面倒れ方向の慣性質量Maと、フリクションプレート60の面倒れ方向の慣性質量Mcと、マスリング50の面倒れ方向の慣性質量Mdと、により決定される。このため、調整穴25の形成等によりベースプレート20の面倒れ方向のばね定数kbを調整すると共にマスリング50の面倒れ方向の慣性質量Mdとを調整することにより、比較的容易に面振れ共振周波数f0を曲げ共振周波数f1に一致させることができる。本願の発明者らは、クランクシャフト12とセンサプレートとマスリング50のモデルを作成し、作成したモデルを用いて解析することによりダイナミックダンパ機能の効果を検証した。図6は、実施例および比較例のクランクシャフト装置のそれぞれの振動加速度と周波数との関係を示す説明図である。図中、実線が比較例のセンサプレートを用いた解析結果を示し、一点鎖線が実施例のセンサプレートを用いた解析結果を示す。なお、比較例のセンサプレートは、マスリング50とフリクションプレート60とを備えない点を除いて実施例のセンサプレート(ベースプレート20および歯付きプレート30)と同一の構成を用いた。図示するように、放射音(車外騒音)が問題となる2kHz以下の領域において、センサプレートの面振れ共振周波数がクランクシャフト12の3節曲げ共振の周波数(1.55kHz)と一致するようにしてセンサプレートにダイナミックダンパ機能をもたせることで、振動加速度を効果的に抑制できることを確認した。
In the
ここで、クランクシャフト12の曲げ共振を抑制するためにベースプレート20を積極的に面振れさせる場合、図7(a)に示すように、歯付きプレート30Bの歯先を軸方向に対して斜めに突出させると共に検出素子40Bをその検出面が歯付きプレート30Bの歯先と向かい合うように設置すると、ベースプレート20が面振れする際に歯付きプレート30Bの歯先と検出素子40Bの検出面とのギャップが大きく変化し、検出不良が発生するおそれがある。そこで、本実施例では、図7(b)に示すように、歯付きプレート30の歯先を軸方向に突出させると共に検出素子40をその検出面が歯付きプレート30の歯先に対して垂直に向くように設置するものとした。これにより、ベースプレート20が面振れした際に検出素子40の検出面と歯部35とのギャップが変化するのを抑制することができ、検出不良の発生を防止することができる。
Here, when the
なお、本実施例では、ベースプレート20の環状部23とマスリング50の環状部52との間にフリクションプレート(皿ばね)60を配置したから、フリクションプレート60の摩擦減衰作用によりベースプレート20の振れ量を許容範囲内に抑えることができる。
In this embodiment, since the friction plate (disc spring) 60 is arranged between the
以上説明した実施例のクランクシャフト装置10では、エンジンのクランクシャフト12と一体回転するセンサプレート(ベースプレート20および歯付きプレート30)と、そのセンサプレートの複数の歯部35を検出する検出素子40とを備える。このクランクシャフト装置10において、センサプレートの外周部にマスリング50を設け、センサプレートおよびマスリング50を、クランクシャフト12の曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成する。マスリング50をセンサプレートの外周部に設けることにより、センサプレートの面倒れ方向のばね作用を利用してセンサプレートおよびマスリング50をダイナミックダンパとして機能させることができる。この結果、クランクシャフト12の曲げ共振を抑制してエンジンの振動を低減することが可能なクランクシャフト装置10とすることができる。
In the
実施例のクランクシャフト装置10では、ベースプレート20の環状部23とマスリング50の環状部52との間にフリクションプレート60を備えるものとした。しかし、ベースプレート20の振れ量が許容範囲内にあれば、図8の変形例のクランクシャフト装置110に示すように、フリクションプレート60を備えないものとしてもよい。
In the
実施例のクランクシャフト装置10では、センサプレートを、ベースプレート20と歯付きプレート30の2つの部材を連結することにより構成するものとした。しかし、図9の変形例のクランクシャフト装置210に示すように、必要な歯部の数や必要な歯先の長さによっては、センサプレート230を、単一の部材により構成することもできる。複数の歯部235は、図10に示すように、センサプレート230の外周縁に径方向に複数のスリットを入れ、スリット間の部分を軸方向に曲げ加工することにより成形される。
In the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、クランクシャフト12が「クランクシャフト」に相当し、ベースプレート20と歯付きプレート30とが「センサプレート」に相当し、検出素子40が「検出器」に相当し、マスリング50が「質量体」に相当する。
The correspondence relationship between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems is the Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the Examples are based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、クランクシャフト装置の製造産業に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the manufacturing industry of crankshaft devices.
10,110,210 クランクシャフト装置、12 クランクシャフト、14 シリンダブロック、16 オイルシール、20 ベースプレート、21 連結部、22 連結穴、23 環状部、24 固定穴、25 調整穴、30 歯付きプレート、32 環状部、33 固定穴、34 筒状部、35,235 歯部、50 マスリング、52 環状部、54 筒状部、60 フリクションプレート、230 センサプレート。
Claims (1)
前記センサプレートの外周部に設けられた質量体を有し、
前記センサプレートおよび前記質量体は、前記クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成される、
ことを特徴とするクランクシャフト装置。 A crankshaft device comprising a rotation sensor including a sensor plate that rotates integrally with a crankshaft of an engine and a detector that detects teeth of the sensor plate,
Having a mass provided on the outer periphery of the sensor plate,
The sensor plate and the mass are configured to have a dynamic damper function with a resonance frequency substantially matching the bending resonance frequency of the crankshaft.
A crankshaft device characterized by:
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