JPH0237301Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はトーシヨナルダンパに関し、さらに具
体的には、本考案のトーシヨナルダンパは、２個
のマスを互に相対回転可能に構成するとともに、
該両マスの間に所定の回転数以上になると該両マ
スを結合することができるクラツチ機構を配設し
たことを特徴とする。

従来の技術として、プーリーに固着されたバツ
クプレートに、マスが防振部材を介して取り付け
られたクランクシヤフトの捩り振動を防止するた
めのダンバーは、例えば実開昭55−100732号公報
に記載されているように公知であり、また、原動
機軸に固定されたフライホイールと遊転できるよ
うに装着したフライホイールとの間にあつて軸が
停止中及び回転が極く遅いときと極めて速いとき
に両フライホイールを結合し、軸が中速回転のさ
いには両フライホイールを分離させる作用を遠心
力により行う結合分離装置から成る各種原動機用
可変フライホイールは、例えば特公昭47−45981
号公報に記載されているように公知である。

一般に、クランク軸には間けつ的に回転力が作
用するため、捩り振動を生ずるが、この捩り振動
はクランク軸がある回転数になると該軸の固有振
動と共振してクランク軸に激しい振動を起させる
ため、内燃機関の円滑な運転が不可能になる。従
つて、高速機関やトルクの大きいデイーゼル機関
及びクランク軸の長い直列形機関等には捩り振動
を抑制するためにトーシヨナルダンパが装備され
る。

トーシヨナルダンパには種々の構造のものがあ
るが、最も一般的なものは、クランクプーリに取
付けられる円板形のリテーナと、該リテーナに固
定されたゴム製の緩衝部材と、該緩衝部材に固定
された環状のマス（すなわち重錘）と、から成る
ものである。クランク軸系の振動特性は該マスの
質量と該緩衝部材の弾性及び振動減衰特性とによ
つて左右されるため、マスの質量及び慣性モーメ
ントの決定は機関性能決定の上で重要である。

第１図はマスの慣性モーメントがクランク軸系
の捩り振動に与える影響を示したものである。同
図において、横軸はクランク軸の回転数Ｎ（rpm）
であり、縦軸はクランク軸の捩れ角θ及び振動の
振幅の大きさ、ａを表わしている。また、実線の
曲線Ａはトーシヨナルダンパを装着しない場合の
クランク軸の振動特性、点線の曲線Ｂは慣性モー
メントの大きいマスを有するトーシヨナルダンパ
を装着した場合のクランク軸の振動特性、一点鎖
線の曲線Ｃは慣性モーメントの小さいマスを有す
るトーシヨナルダンパを装着した場合のクランク
軸の振動特性、をそれぞれ示している。また同図
において、N₁は最大常用回転数、R₁は常用回転
領域、N₂はオーバーラン領域R₂における最大オ
ーバーラン回転数、R₃は非使用回転領域、であ
る。

第１図から明らかなように、トーシヨナルダン
パのマス質量が小さいと、常用回転領域R₁にお
いてクランク軸の固有捩り振動のピークを最もよ
く抑制することができるため、従来はトーシヨナ
ルダンパのマス質量を比較的小さい値に決定して
いた。この場合、オーバーラン領域R₂における
捩り振動のピークはマス質量を大きくした場合に
くらべて高くなるが、従来のエンジンではオーバ
ーラン領域を使用することはなかつたので問題に
はならなかつた。

しかし、最近では高速回転域で高性能を発揮す
る排気ターボ装着車等が広く使用されるようにな
つたため、エンジンをオーバーラン領域R₂で運
転する場合も増加しており、従つてオーバーラン
領域におけるクランク軸系の捩り振動もできるだ
け小さくすることが必要となつてきている。それ
故、第１図から明らかなようにオーバーラン領域
R₂のみに関してはマスの慣性モーメントの大き
なトーシヨナルダンパを使用することが好ましい
が、マスの慣性モーメントの大きなトーシヨナル
ダンパを使用すると、常用回転領域R₁では捩れ
振動のピークが大きくなつて常用回転領域におけ
るエンジン性能を低下させるという事態を招くこ
とになる。

本考案は前記の如き事情を考慮してなされたも
のであり、本考案の目的は、常用回転領域におい
てクランク軸の固有捩り振動のピークを最も効果
的に低減できるとともにオーバーラン領域におい
てもクランク軸の固有捩り振動のピークを最も効
果的に低減することのできる、新規なトーシヨナ
ルダンパを提供することである。

本考案のトーシヨナルダンパは、前記目的を達
成するために、減衰部材を介してリテーナに固定
したマスの溝内に、軸受を介して、このマスに対
し相対回転可能な他のマスを設け、リテーナに固
定したマスに、ばねで付勢されるとともに、スト
ツパで変位を制限される連結部材を有する遠心ク
ラツチ機構を設け、回転軸が所定の回転数になる
と連結部材が遠心力により変位し、両マスを一体
的に回転可能に連結することができるように構成
する。したがつて、本考案のトーシヨナルダンパ
では、第１のマスと第２のマスの間に双方を結合
させるクラツチ機構が設けられており、回転軸が
所定の回転数以上になると該クラツチ機構によつ
て前記両マスが自動的に結合される。

以下に第２図乃至第９図を参照して本考案の好
適実施例について説明する。

第２図乃至第５図は本考案の第一実施例による
トーシヨナルダンパを示したものである。

第２図において、１はクランク軸プーリ等に固
着される環状円板形のリテーナであり、該リテー
ナ１の一方の面には環状の減衰部材２が固着され
ている。減衰部材２の他方の面には、端面に周方
向の溝３ａが形成された環状の第１マス３が固着
され、該第１マス３はリテーナ１及び減衰部材２
とともに常に一体となつて中心軸線Ｘを中心とし
て回転するようになつている。第１マス３はその
内周縁に沿つてリム３ｂを有し、該リム３ｂには
球軸受４のインナーレース４ａが嵌着されてお
り、該球軸受４は第１マス３と一体化されてい
る。第１マス３の溝３ａ内には環状円板形の第２
マス５が第１マス３に対して相対的に回転しうる
ように嵌装され、該第２マス５は球軸受４のアウ
ターレース４ｂに嵌着されて該球受４のアウター
レース４ｂとともに第１マス３の溝３ａ内で中心
軸線Ｘを中心として回転しうるようになつてい
る。

第２マス５の外側に位置する第１マス３の外周
縁部には、第３図及び第４図に示すように少くと
も１箇所の凹部３ｃが形成されており、該凹部３
ｃ内には第１マス３と第２マス５とを一体化させ
るためのクラツチ機構６が設けられている。

この実施例に示されたクラツチ機構６は、第１
マス３にピン７で基端部を枢着された連結部材８
と、該連結部材８の先端部を常に中心軸線Ｘの方
向に（第３図の矢印ｂ方向に）附勢するように該
第１マス３と連結部材８の先端との間に取付けら
れたばね９と、該連結部材８の停止位置を定める
ために第１マス３に設けられたストツパ１０と、
から成つている。また、該連結部材８の基端部に
は第２マス５の外周面に係合しうる係合片１１が
取付けられており、該係合片１１は第５図に示す
ように連結部材８の先端が大きく外周側に引き上
げられた時にのみ第２マス５の外周面と強く係合
するようになつている。係合片１１は一般に摩擦
係数が大きく且つ弾性の大きな材料で構成される
ことが望ましく、ゴム系材料に適当な充填剤を混
入して形成した高摩擦且つ耐摩耗性のある材料で
形成される。

ばね９の強さと連結部材８の先端部質量とは該
連結部材８の作動条件を決定する重要な要素であ
る。本考案においては、クラツチ機構６を介して
第１マス３と第２マス５とが一体化される回転数
を第１図のN₁となるように連結部材８の先端部
質量とばね９の引張り力とを定めてある。

次に前記の如き構成を有する本考案の第一実施
例のトーシヨナルダンパの作用について第１図乃
至第６図を参照して説明する。

第３図乃至第５図に示したクラツチ機構６を有
する本考案のトーシヨナルダンパをクランク軸に
装着して使用した場合、常用回転領域R₁（第１
図）では連結部材８に作用する遠心力がばね９の
矢印ｂ方向の力よりも小さいため、連結部材８は
第３図図示の状態にある。従つて、第１マス３と
第２マス５とは結合することなく、第２マス５は
球軸受４のアウターレース４ｂとともに静止する
一方、第１マス３のみがクランク軸とともに回転
する。この状態では捩り振動の減衰に寄与する質
量は第１マス３のみであるから、クランク軸の捩
れ角θ及び振動振幅ａの変化は常用回転領域R₁
内では第１図の二点鎖線の曲線ｃのようになる。

クランク軸の回転数が常用最大回転数N₁を越
えると、連結部材８に作用する遠心力がばね９の
張力に打ち勝つて連結部材８は第５図に示すよう
にストツパ１０から離れて外周方向へピン７を中
心として反時計方向に回動され、その結果、連結
部材８の基端部に固着されている係合片１１が第
２マス５の外周面に圧接される。それ故、それま
で静止していた第２マス５は係合片１１との摩擦
係合により第１マス３と一体化されて回転を始
め、その結果、オーバーラン領域R₂においては
第１マス３と第２マス５とのそれぞれの質量の合
計が捩り振動の減衰質量として作用することにな
り、従つて、オーバーラン領域R₂でのクランク
軸の捩れ角θ及び振動振幅ａの変化は第１図の曲
線Ｂのようになる。同様オーバーラン領域R₂の
最大回転数N₂を越えた非使用回転領域R₃におい
ても第１マス３と第２マス５とは合体しているの
で該非使用回転領域R₃におけるクランク軸の捩
れ角θの変化も第１図の曲線Ｂのようになる。

本考案のトーシヨナルダンパを装着した場合の
クランク軸の捩れ角の変化は第６図の実線で表示
された曲線Ｄのようになり、常用回転領域R₁で
は従来のトーシヨナルダンパにおいてマスの慣性
質量が大きい場合のクランク軸の捩れ角の変化Ｂ
よりも低いピークを示す一方、オーバーラン領域
R₂においても従来のトーシヨナルダンパにおい
てマスの慣性質量が小さい場合のクランク軸の捩
れ角の変化Ｃよりも低いピークを示すようにな
る。その結果、本考案によるトーシヨナルダンパ
によれば非使用回転領域R₁においては従来のト
ーシヨナルダンパと同じ減衰性能が得られる一
方、オーバーラン領域では従来のトーシヨナルダ
ンパよりもすぐれた減衰性能が得られるため、エ
ンジンをオーバーラン領域で運転してもクランク
軸に危険な状態をもたらす恐れはなくなる。

第７図乃至第９図は本考案の第２実施例を示
す。この実施例ではクラツチ機構６がくさび結合
の原理によつて構成されていることを特徴とす
る。第７図乃至第９図に示すように、第２マス５
の背面（すなわち、第１マス３の溝３ａの溝底面
に接している端面）には全周に渡つて延在する環
状溝５ａが形成されており、環状溝５ａは第７図
及び第８図に示されるように第２マス５の中心側
から外周方向に向つて直線的に深さが減小するく
さび形の横断面形状を有している。

環状溝５ａ内には、第１マス３の溝３ａの底面
に突設された枠形突条３ｄが第９図の矢印ｃ，ｄ
方向に相対摺動可能に挿入されている。また、枠
形突条３ｄ内には第８図及び第９図において上下
方向（第１マス３の軸心に対して半径方向）に摺
動可能な連結部材１２が収容されており、該連結
部材１２は該枠形突条３ｄ内に収容された圧縮ば
ね１３によつて常に第１マス３の軸心方向に向つ
て（第８図及び第９図に於て下向きに）附勢され
ている。この連結部材１２は第７図及び第８図に
示されるように該枠形突条とともに第２マス５の
環状溝５ａ内に収容され、枠形突条内で該溝状溝
５ａを横切る方向に（つまり、第２マス５の軸心
に対して半径方向に）該環状溝５ａ内を移動する
ことができるが、第７図及び第８図に示すように
環状溝５ａの最大深さ部分に対応した断面寸法の
くさび形の断面形状を有しているため、該環状溝
５ａの外周側部分（つまり、溝深さの浅い部分）
へ移動した時には該環状溝５ａの内壁面との摩擦
によつて固定される。

連結部材１２の底面（すなわち、第１マス３の
溝３ａの底面に接する面）にはピン１４が突設さ
れており、該ピン１４は第１マス３の溝底面に貫
設された長溝３ｅ内を摺動しうるように該長溝内
に挿入されている。また、該ピン１４の先端には
第１マス３の背面に沿つて摺動するスライダ兼抜
け防止用ストツパ１５が固定されている。

前記の構造において、連結部材１２と該連結部
材に関連して第１マス３と第２マス５とに形成さ
れた諸部分とは、第１マス３と第２マス５とを合
体させるためにクラツチ機構６を構成しており、
このクラツチ機構６は第１実施例の連結装置と同
様の機能を有している。

第７図乃至第９図の実施例に示されたクラツチ
機構を有するトーシヨナルダンパにおける作動は
次の通りである。

クランク軸の回転数が常用最大回転数N₁（第１
図もしくは第６図参照）よりもかなり低い範囲で
は連結部材１２に働く遠心力が圧縮ばね１３の押
下げ力よりもかなり小さいため、連結部材１２は
第８図及び第９図の如き状態にあり、従つて、第
１マス３と第２マス５とは合体することなく、互
いに分離した状態にある。それ故、第８図及び第
９図の状態では第１マス３のみが回転し、第２マ
ス５は球軸受４のアウターレース４ｂとともに静
止している。また、第１マス３と一体の枠形突条
３ｄ及び連結部材１２並びに圧縮ばね１３は第９
図において第２マス５の環状溝５ａ内を円周方向
に（第９図の矢印Ｃもしくはｄのいずれか一方の
向きに）移動している。

クランク軸の回転数が常用最大回転数N₁に近
付くにつれて連結部材１２に作用する遠心力が増
加して圧縮ばね１３を押し縮める力が大きくなる
が、常用最大回転数N₁に達しない間は前記の如
き状態が継続し、第１マス３と第２マス５とは合
体されない。

クランク軸の回転数が常用最大回転数N₁を越
えると、連結部材１２に作用する遠心力が圧縮ば
ね１３の押下げ力を上回り、その結果、連結部材
１２は環状溝５ａを横断する方向に第１マス３の
中心側から外周側に向つて半径方向外向きに移動
する。このように、該連結部材１２が環状溝５ａ
内の深い位置から浅い位置へと移動すると、該連
結部材１２のより厚さの大きい部分は環状溝５ａ
の浅い部分の内壁に係合してそれ以上の移動が不
可能となるため、第１マス３と第２マス５とは該
連結部材１２を介して結合されることとなり、従
つて、この状態が続くかぎり、第１マス３と第２
マス５とは結合して回転するようになる。

このため、第２実施例のトーシヨナルダンパに
よつても第１実施例のトーシヨナルダンパと同じ
効果が得られ、このトーシヨナルダンパを装着し
たクランク軸の捩れ角変化は第６図の実線の曲線
Ｄのようになる。

以上に説明したように、本考案によれば、回転
数の変動に応じて慣性モーメントが変化する可変
イナーシヤ型の新規なトーシヨナルダンパが提供
され、本考案のトーシヨナルダンパによれば常用
回転領域のみならずオーバーラン領域でもクラン
ク軸に危険な捩り振動が生ずることを未然に防止
することができ、その結果、内燃機関の高速化及
び安全性の向上に寄与することができる。

なお、前記実施例にはばねを用いて連結部材の
作動を調整する場合を示したが、ばねの代りに流
体圧調整装置や電気的な調整装置を用いて連結部
材の作動を調整してもよい。これらの調整装置が
ばねと等価な部材であることは明らかであり、こ
の等価な部材が本考案の範囲に含まれていること
については論を要しないであろう。また、第一実
施例において、第２マス５の外周面に係止片１１
に係合する凹部を形成しておいてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はトーシヨナルダンパのマスの慣性モー
メントの大小とクランク軸の捩り振動の変化との
関係を示した。第２図は本考案の第１実施例のト
ーシヨナルダンパの断面図、第３図は第２図に示
したトーシヨナルダンパの主要部正面図、第４図
は第３図の−矢視断面図、第５図は第３図の
変化状態を示した図、第６図は本考案のトーシヨ
ナルダンパを装着したクランク軸の捩り振動特性
を示した図、第７図は本考案の第２実施例のトー
シヨナルダンパの要部断面図、第８図は第７図の
Ｅ部分の拡大図、第９図は第８図の−矢視
図、である。 １……リテーナ、２……減衰部材、３……第１
マス、４……球軸受、５……第２マス、６……連
結装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 減衰部材を介してリテーナに固定したマスの溝
   内に、軸受を介して、このマスに対し相対回転可
   能な他のマスを設け、リテーナに固定したマス
   に、ばねで付勢されるとともに、ストツパで変位
   を制限される連結部材を有する遠心クラツチ機構
   を設け、回転軸が所定の回転数になると連結部材
   が遠心力により変位し、両マスを一体的に回転可
   能に連結することができるようにしたことを特徴
   とするトーシヨナルダンパ。