JPH06249707A - Noise evaluation method of bearing for rotator and driver for rotator - Google Patents

Noise evaluation method of bearing for rotator and driver for rotator

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Publication number
JPH06249707A
JPH06249707A JP3805393A JP3805393A JPH06249707A JP H06249707 A JPH06249707 A JP H06249707A JP 3805393 A JP3805393 A JP 3805393A JP 3805393 A JP3805393 A JP 3805393A JP H06249707 A JPH06249707 A JP H06249707A
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JP
Japan
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bearing
rotating body
crankshaft
strength index
load
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3805393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Shimizu
和也 清水
Sei Kato
聖 加藤
Hayato Sugimura
速人 杉村
Tetsushi Nagira
徹志 柳楽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP3805393A priority Critical patent/JPH06249707A/en
Publication of JPH06249707A publication Critical patent/JPH06249707A/en
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Abstract

PURPOSE:To allow easy and positive evaluation of noise occurring in the bearing for rotator by performing time history response calculation of bearing data to determine a bearing load, calculating dynamic and static powers of bearing load based on thus determined bearing load, and then calculating the ratio therebetween as a collision strength index between the rotator and the bearing. CONSTITUTION:A bearing load is determined by performing time history response calculation on bearing stiffness, internal pressure, inertial force, and combined force of belt while taking account of natural oscillation characteristics of crankshaft, stiffness and and metal clearance of oil film and cylinder block. Static bearing load and dynamic bearing load occurring upon collision of the bearing and crankshaft are then calculated based on the determined bearing load. The ratio is calculated as a collision strength index between the crankshaft and the bearing. Noise generating conditions can be evaluated based on thus calculated index. Noise generating conditions are evaluated based on the fact the index is within a lowest suppression region for suppressing noise between the crankshaft and a journal section or not.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンのク
ランク軸のジャーナル部(軸受部)などの回転体軸受に
おける異音(衝撃音)の発生状況を評価する方法と、該
方法により導入された衝突強度指数に基づく設計指針に
従って製造される、例えばクランク軸を回転駆動するレ
シプロタイプのV型エンジン等の回転体駆動装置とに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating the occurrence of abnormal noise (impact sound) in a rotary bearing such as a journal (bearing) of a crankshaft of an automobile engine, and a method introduced by the method. The present invention also relates to a rotating body driving device such as a reciprocating V-type engine for rotating a crankshaft, which is manufactured according to a design guideline based on the collision strength index.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の乗用車の高級指向に伴い、小型車
でも、騒音,振動的に有利なV型6気筒エンジン(以
下、V6エンジンという;回転体駆動装置)の採用が進
んでいる。しかし、V6エンジンは、クランク軸(回転
体)の形状が直列4気筒エンジンに比べ複雑となること
や爆発力が2方向から加えられることなどもあって、ク
ランク軸の挙動は複雑である。
2. Description of the Related Art With the recent trend toward high-class passenger cars, the adoption of a V-type 6-cylinder engine (hereinafter referred to as a V6 engine; a rotating body drive device) which is advantageous in noise and vibration even in small cars has been advanced. However, the behavior of the crankshaft of the V6 engine is complicated because the shape of the crankshaft (rotating body) is more complicated than that of the in-line four-cylinder engine and the explosive force is applied from two directions.

【0003】また、通常、自動車用のエンジンにおいて
は、図7〜図11の各(a)に示すように、このエンジ
ン1により回転駆動されるクランク軸2の端部にプーリ
3が設けられ、エアコン用コンプレッサ4,パワーステ
アリング用ポンプ5,オルタネータ6等の補機を駆動す
るための回転駆動力をクランク軸2から取り出し各駆動
系4〜6に伝達すべく、プーリ3には2本または3本の
補機駆動用ベルト7が連係されている。なお、図7〜図
11の各(a)において、14はテンショナプーリ、1
5はアイドラプーリを示している。
Generally, in an automobile engine, a pulley 3 is provided at an end portion of a crankshaft 2 which is rotationally driven by the engine 1, as shown in each of FIGS. Two or three pulleys 3 are provided on the pulley 3 in order to extract the rotational driving force for driving auxiliary equipment such as the air conditioner compressor 4, the power steering pump 5, the alternator 6 and the like from the crankshaft 2 and transmit them to the respective drive systems 4 to 6. A belt 7 for driving an auxiliary machine of a book is linked. In addition, in each (a) of FIGS. 7-11, 14 is a tensioner pulley, 1
Reference numeral 5 indicates an idler pulley.

【0004】さらに、自動車用のエンジンにおいては、
図7〜図11の各(b)に示すように、クランク軸2の
端部には、プーリ3とは別のピニオン8が設けられ、エ
ンジン1のバルブを駆動するべくカムシャフト(図示せ
ず)の端部に設けられた他のピニオン9を所定のタイミ
ングで回転駆動するために、クランク軸2の回転駆動力
を各ピニオン9に伝達するためのタイミングベルト10
が、ピニオン8およびピニオン9に巻回されている(例
えば、実公平2−29221号公報参照)。
Further, in the engine for automobile,
As shown in each (b) of FIGS. 7 to 11, a pinion 8 different from the pulley 3 is provided at the end of the crankshaft 2, and a camshaft (not shown) for driving the valve of the engine 1 is provided. Timing belt 10 for transmitting the rotational driving force of the crankshaft 2 to each pinion 9 in order to rotationally drive the other pinion 9 provided at the end of FIG.
Is wound around the pinion 8 and the pinion 9 (see, for example, Japanese Utility Model Publication No. 2-29221).

【0005】なお、図7〜図11の各(a),(b)で
は、V6エンジンが図示されており、所定のバンク角で
左右対象にそなえられた気筒上部のバルブをそれぞれ駆
動すべく、図7〜図11の各(b)に示すように、カム
シャフトおよびピニオン9は左右対になってそなえられ
ている。特に図11(b)ではDOHCタイプのV6エ
ンジンが図示されている。
In each of FIGS. 7 (a) and 11 (b), a V6 engine is shown, and in order to drive the valves on the upper part of the cylinder which are symmetrically provided at a predetermined bank angle, As shown in each of FIGS. 7 to 11B, the camshaft and the pinion 9 are provided in a left-right pair. In particular, FIG. 11B shows a DOHC type V6 engine.

【0006】このような補機駆動用ベルト7およびタイ
ミングベルト10の張力が、クランク軸2の端部に作用
することにより、クランク軸2の挙動はさらに複雑なも
のとなっている。
Since the tensions of the accessory driving belt 7 and the timing belt 10 act on the end portion of the crankshaft 2, the behavior of the crankshaft 2 becomes more complicated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より、
補機駆動用ベルトやタイミングベルトの駆動張力の合成
力方向が影響し、主としてエンジンの低速運転時(特に
アイドル時)にクランク軸がその軸受部とのクリアラン
ス内を移動する際、クランク軸と軸受部のジャーナルメ
タルとが衝突する場合(以下、この衝突をベアリングイ
ンパクトと称する)があり、その衝撃音(異音,衝突
音;コンコン音と呼ばれる場合もある)が騒音問題とな
る。特に、乗用車用エンジンのように静粛性が品質を左
右するものにおいて、この衝撃音は大きな問題となって
いる。
By the way, from the past,
When the crankshaft moves within the clearance between the crankshaft and the bearing, mainly during low-speed operation of the engine (especially during idling), the direction of the combined force of the drive tension of the accessory drive belt and the timing belt influences the crankshaft and the bearing. There is a case where it collides with the journal metal of the part (hereinafter, this collision is referred to as bearing impact), and its impact sound (abnormal noise, collision noise; sometimes also called consonant sound) becomes a noise problem. In particular, the impact noise is a serious problem in a passenger car engine in which quietness affects quality.

【0008】そこで、クランク軸の挙動に影響を与える
要因を考え、それらの要因が、どのように影響するか
を、クランク軸のジャーナル部(回転体軸受)の動きを
計測することによって調査した。なお、ここでは、特に
アイドル運転などの低回転域でのベアリングインパクト
現象を主に調査・解析した。実際のV6エンジンにおい
てクランク軸の挙動に影響を与える主な要因としては、
(1)上述した補機駆動用ベルトおよびタイミングベル
トの張力、(2)エンジンの回転速度、(3)エンジン
の負荷(燃焼圧力)、(4)クランク軸の剛性、(5)
ベアリング部(軸受部)のクリアランスの5つの要因が
考えられる。
Therefore, the factors affecting the behavior of the crankshaft were considered, and the influence of these factors was investigated by measuring the movement of the journal portion (rotating body bearing) of the crankshaft. In addition, here, the bearing impact phenomenon was mainly investigated and analyzed especially in the low rotation range such as idle operation. The main factors that affect the behavior of the crankshaft in an actual V6 engine are:
(1) Tensions of the above-mentioned accessory drive belt and timing belt, (2) engine rotation speed, (3) engine load (combustion pressure), (4) crankshaft rigidity, (5)
Five factors of the clearance of the bearing portion (bearing portion) can be considered.

【0009】そして、図12に示すように、クランク軸
を軸支しうるベアリングキャップ11に2本の非接触型
変位センサ(GAPセンサ)12を取り付け、各方向の
隙間(クランク軸との間の隙間)をこれらの非接触型変
位センサ12により計測することで、クランク軸の軸心
軌跡を調査した。また、ベアリングインパクトという現
象を調査するために、ベアリングキャップ11下部に加
速度センサ13を取り付けてベアリングキャップ11に
おける振動も同時に計測した。 (1)補機駆動用ベルトおよびタイミングベルトの張力
の影響 図7〜図11の各(a),(b)にて説明した通り、補
機駆動用ベルト7およびタイミングベルト10は、クラ
ンク軸2の端部に各々のベルト張力方向に引っ張る力と
して作用する。これらの力の合力を考え、この合力を種
々変更してゆくと一定の条件で、ベアリングインパクト
が発生する。例えば、図7〜図11の各(c)では、図
7〜図11の各(a),(b)に示すように、補機駆動
用ベルト7およびタイミングベルト10を設けた場合
に、クランク軸2の端部に作用するベルト合力およびそ
の方向が図示されているが、特に図7,図8に示すごと
く、ベルト合力方向と気筒方向(バンク角)とがほぼ一
致するような場合に、ベアリングインパクトが発生し、
衝撃音が発生した。
As shown in FIG. 12, two non-contact type displacement sensors (GAP sensors) 12 are attached to a bearing cap 11 capable of supporting the crank shaft, and gaps in each direction (interval between the crank shaft and the crank shaft). The axial center locus of the crankshaft was investigated by measuring the (gap) with these non-contact displacement sensors 12. Further, in order to investigate the phenomenon of bearing impact, the acceleration sensor 13 was attached to the lower portion of the bearing cap 11 and the vibration in the bearing cap 11 was measured at the same time. (1) Effect of tension of accessory drive belt and timing belt As described in (a) and (b) of FIGS. 7 to 11, the accessory drive belt 7 and the timing belt 10 are the crankshaft 2 Acts as a pulling force on each end of the belt in the tension direction of each belt. When the resultant force of these forces is considered and the resultant force is changed variously, a bearing impact occurs under a certain condition. For example, in each (c) of FIGS. 7 to 11, when the accessory drive belt 7 and the timing belt 10 are provided as shown in each of (a) and (b) of FIGS. The belt resultant force acting on the end portion of the shaft 2 and the direction thereof are shown. In particular, as shown in FIGS. 7 and 8, when the belt resultant force direction and the cylinder direction (bank angle) substantially match, Bearing impact occurs,
An impact sound was generated.

【0010】また、図13は、ベルト7,10の合力と
その時の第1ジャーナル部のキャップの振動とを示した
ものであるが、この図13から、ベアリングインパクト
は、ベルト合力の方向がほぼ両バンクの気筒方向に一致
し爆発力とある釣合い状態になった時に発生することが
分かる。図14(a),(b)は、それぞれ、ベアリン
グインパクトが発生した時の一例として第1ジャーナル
部の軸心軌跡とキャップ振動とを示したものである。軸
心はベルト合力方向に偏っているが第1気筒の爆発によ
って下方に押し下げられ、燃焼が終わると再びベルト合
力方向に引き戻されているのがわかる。この引き戻され
るタイミングに同期して振動が発生していることからベ
アリングインパクトはこの動きに因るものであることが
わかる。
Further, FIG. 13 shows the resultant force of the belts 7 and 10 and the vibration of the cap of the first journal portion at that time. From FIG. 13, the bearing impact shows that the direction of the belt resultant force is almost the same. It can be seen that this occurs when the cylinders of both banks are in the same direction and the explosive force is in a certain equilibrium state. 14A and 14B respectively show the axial center locus of the first journal portion and the cap vibration as an example when the bearing impact occurs. It can be seen that the shaft center is deviated in the belt force direction, but is pushed down by the explosion of the first cylinder, and is pulled back again in the belt force direction after the end of combustion. Since the vibration is generated in synchronization with the timing of pulling back, it can be seen that the bearing impact is due to this movement.

【0011】この動きをクランク軸全体として見たもの
が、図15である。この図15は、鋳鉄製のクランク軸
を用い且つメタルクリアランスが50μmの場合を示
し、左下から第1,2,3,4ジャーナル部の軸心軌跡
を示し、各クランクアングルでの軸心位置をつないでク
ランク軸の変形などを見やすくしたものである。これを
見ると第1ジャーナル部の動きに伴い第2ジャーナル部
付近でクランク軸が曲がっているのがわかる。このこと
から、ベアリングインパクトはベルトの引張だけではな
く、爆発力によって曲げられたクランク軸の復元力も加
わって発生していることになる。 (2)エンジンの回転速度の影響 ベアリングインパクトの発生するベルト張力のままで吸
気管圧力を同じにし、エンジンの回転速度を上昇させて
いった時の第1ジャーナル部の軸心軌跡の変化を示した
のが図16(a)〜(d)である。図16(a)〜
(d)は、それぞれエンジンの回転数が650,100
0,2000,3000rpmのときの第1ジャーナル
部の軸心軌跡を上部に、筒内圧を下部に示している。こ
れらの図16(a)〜(d)から明らかなように、軸心
軌跡は、回転速度の上昇に従い、いびつに変形してゆき
3000rpmになるとベアリングに沿って下方に押し
付けられた形となる。 (3)エンジンの負荷の影響 エンジンの負荷はクランク軸を押し下げる力として作用
するがベルト合力条件が一定であれば、負荷の大小によ
ってクランク軸挙動が変化する。
FIG. 15 shows this movement as a whole of the crankshaft. FIG. 15 shows a case where a crankshaft made of cast iron is used and a metal clearance is 50 μm, and the axial center loci of the first, second, third, and fourth journal portions are shown from the lower left, and the axial center position at each crank angle is shown. It is connected to make it easier to see the deformation of the crankshaft. From this, it can be seen that the crankshaft is bent in the vicinity of the second journal as the first journal moves. From this, the bearing impact is generated not only by pulling the belt but also by the restoring force of the crankshaft bent by the explosive force. (2) Effect of engine rotation speed Shows the change in the axial center locus of the first journal section when the engine rotation speed is increased by making the intake pipe pressure the same while maintaining the belt tension that causes bearing impact. 16 (a) to 16 (d). 16 (a)-
(D) shows engine speeds of 650 and 100, respectively.
The axial center locus of the first journal portion at 0, 2000, 3000 rpm is shown in the upper part, and the cylinder pressure is shown in the lower part. As is clear from these FIGS. 16A to 16D, the axial center locus is deformed into a distorted shape as the rotation speed increases and reaches a shape of being pressed downward along the bearing when reaching 3000 rpm. (3) Effect of engine load The engine load acts as a force to push down the crankshaft, but if the belt resultant force condition is constant, the behavior of the crankshaft changes depending on the magnitude of the load.

【0012】負荷が小さければ、例えば図17(a)に
示すように、クランク軸はベルト合力で引き上げられた
ままの位置であまり動きがない。逆に、負荷が大きくな
ると、例えば図17(c)に示すように、クランク軸に
爆発力が作用した時、押し下げる力が強くなるため、ク
ランク軸はベアリングに沿って動き、ベアリングインパ
クトは発生しない。
If the load is small, for example, as shown in FIG. 17 (a), the crankshaft does not move much at the position where it is pulled up by the resultant belt force. On the other hand, when the load increases, as shown in FIG. 17C, for example, when an explosive force acts on the crankshaft, the pushing force becomes stronger, so the crankshaft moves along the bearing and no bearing impact occurs. .

【0013】その中間で、例えば図17(b)に示すよ
うに、負荷が、ベルト合力などのクランク軸を引き上げ
る力とある釣合いをもつ場合、クランク軸はベアリング
に沿って下がるが、戻りはベアリングに沿わず、軸心軌
跡はベアリング下部から上部へ跳んだような形になり、
ベアリングインパクトが発生する。なお、図17(a)
〜(c)は、それぞれ吸気管圧力が−73,−57,−
27KPaのときの第1ジャーナル部の軸心軌跡を上部
に、筒内圧を下部に示している。 (4)クランク軸の剛性の影響 ベアリングインパクトは、クランク軸の曲がりが一つの
要因となっている。そこで、クランク軸の剛性を挙げて
曲がりを押さえることができれば、ベアリングインパク
トをある程度、抑えることが可能となる。実機では、鋳
鉄製のクランクシャフトを炭素鋼(スチール)製に変更
(剛性約27%増大)すると、図18に示すように、各
ジャーナル部における軸心は、ほぼ直線でつなぐことが
でき、鋳鉄製のクランクシャフトで第2ジャーナル部付
近に見られた曲がり(図15参照)が非常に小さくなっ
ている(ただし、メタルクリアランスは50μm)。こ
のため、第1ジャーナル部の軸心軌跡も変わりベアリン
グインパクトの発生がなくなっている。 (5)ベアリング部のクリアランスの影響 図19には、第1ジャーナル部のクリアランスを50μ
mから30μmに低減した時の軸心軌跡を示す(ただ
し、クランク軸は鋳鉄製のもの)。クリアランスを小さ
くすれば、第1ジャーナルメタル内での可動範囲が制限
されるため、クランク軸の曲がり量や曲がる位置が変化
する。第1ジャーナル部の軸心軌跡は、ベアリングに沿
った動きになり、ベアリングインパクトは発生しない。
In the middle thereof, as shown in FIG. 17 (b), for example, when the load has a certain balance with a force for pulling up the crankshaft such as a belt resultant force, the crankshaft descends along the bearing, but the return returns to the bearing. The axis center locus is like jumping from the lower part of the bearing to the upper part,
Bearing impact occurs. Note that FIG.
In (c), the intake pipe pressure is -73, -57,-, respectively.
The axial center locus of the first journal portion at 27 KPa is shown in the upper part, and the cylinder pressure is shown in the lower part. (4) Effect of crankshaft rigidity One of the factors that contribute to bearing impact is the bending of the crankshaft. Therefore, if the bending of the crankshaft can be suppressed by increasing the rigidity of the crankshaft, the bearing impact can be suppressed to some extent. In the actual machine, when the cast iron crankshaft is changed to carbon steel (steel increases by about 27%), as shown in FIG. 18, the shaft centers of the respective journal parts can be connected in a substantially straight line. The bend (see FIG. 15) seen in the vicinity of the second journal on the manufactured crankshaft is extremely small (however, the metal clearance is 50 μm). Therefore, the locus of the axial center of the first journal portion also changes, and the bearing impact does not occur. (5) Influence of clearance of bearing part In FIG. 19, the clearance of the first journal part is 50 μm.
The axial center locus when reduced from m to 30 μm is shown (however, the crankshaft is made of cast iron). If the clearance is made small, the movable range in the first journal metal is limited, so that the bending amount and the bending position of the crankshaft change. The axial center locus of the first journal portion follows the movement of the bearing, and no bearing impact occurs.

【0014】以上の試験結果から、ベアリングインパク
トの発生機構を推定すると以下のようになる。まず、ク
ランク軸端部に掛けられた補機駆動用ベルトおよびタイ
ミングベルトの張力によって、エンジン上部に引き上げ
られたクランク軸は、ベルト張力以上の爆発力が作用す
ると下方に押し下げられる。このため、クランク軸には
爆発力による変形が発生しており、爆発力がある程度ま
で低下すると反発力で戻ろうとする。このとき、ベルト
張力は、エンジン上方向に加わったままなので、反発力
とともにクランク軸を上部に移動させる。爆発力の低下
が早く、力関係が急激に逆転する場合には、クランク軸
はベアリングに沿って動かず、急激に移動しベアリング
上部に衝突する。
From the above test results, the bearing impact generation mechanism is estimated as follows. First, the tension of the accessory drive belt and the timing belt applied to the crankshaft end causes the crankshaft pulled up to the upper part of the engine to be pushed down when an explosive force equal to or greater than the belt tension acts. For this reason, the crankshaft is deformed by the explosive force, and when the explosive force is reduced to some extent, the crankshaft tries to return by the repulsive force. At this time, since the belt tension is still applied in the upward direction of the engine, the crankshaft is moved upward together with the repulsive force. When the explosive force decreases rapidly and the force relationship is suddenly reversed, the crankshaft does not move along the bearing but moves rapidly and collides with the upper part of the bearing.

【0015】ここまで実機の計測によってクランク軸挙
動を調査したが、実機で全ての条件での実機計測を行な
うには膨大な時間がかかる。そこで、CAE(Computer
Aided Engineering)による解析を実施してクランク軸
挙動をシミュレートすることも考えられるが、ベアリン
グインパクトについては、従来、その解析結果の中か
ら、軸心軌跡,振動などのアウトプットを見て判断する
に留まっており、より確実かつ簡易な評価手法の開発が
望まれている。
Up to this point, the behavior of the crankshaft has been investigated by measuring the actual machine, but it takes a huge amount of time to measure the actual machine under all conditions. Therefore, CAE (Computer
It is possible to analyze the crankshaft behavior by performing an analysis by Aided Engineering), but the bearing impact is conventionally judged by looking at the output of the shaft center locus, vibration, etc. from the analysis results. The development of more reliable and simple evaluation method is desired.

【0016】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、回転体軸受において生じる異音(衝突音)の
発生状況を確実かつ簡易に評価できるようにした方法を
提供するとともに、新たに定義・導入した衝突強度指数
に基づいて得られる設計指針に従うことにより、回転体
軸受における異音の発生を確実に抑制し、簡素な防音,
防振構造で静粛性に優れた回転体駆動装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention was devised in view of the above problems, and provides a method capable of reliably and easily evaluating the occurrence state of abnormal noise (collision noise) generated in a rotating body bearing, and a new method. By following the design guideline obtained based on the collision strength index defined and introduced in, it is possible to reliably suppress the generation of abnormal noise in the rotor bearing, and
An object of the present invention is to provide a rotating body drive device having a vibration-proof structure and excellent quietness.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】このため、本発明の回転
体軸受の異音評価方法(請求項1)は、回転体と該回転
体を軸支する軸受との間で該回転体の回転に伴って発生
しうる異音について評価するための方法であって、該
回転体の固有振動特性,該軸受の剛性を含む回転体軸受
データに基づき、該回転体とともに回転する座標系の中
で時刻履歴応答計算を行なって、回転中の該軸受におけ
る軸受荷重を算出し、該軸受における軸受荷重に基づ
き、回転中に該回転体と該軸受とが衝突することにより
発生する動的軸受荷重のパワーを算出するとともに、
該回転体と該軸受との間のクリアランスが無で且つ該回
転体および該軸受の剛性が無限大であると仮定した場合
の静的軸受荷重のパワーを算出し、これらの動的軸受
荷重のパワーと静的軸受荷重のパワーとについての比
を、該回転体と該軸受との衝突強度指数として算出し、
該衝突強度指数に基づいて、該回転体と該軸受との間
で該回転体の回転に伴って発生しうる異音についての評
価を行なうことを特徴としている。
Therefore, according to the method for evaluating abnormal noise of a rotating body bearing of the present invention (claim 1), the rotating body is rotated between the rotating body and the bearing supporting the rotating body. Is a method for evaluating abnormal noise that may occur due to, in a coordinate system rotating with the rotating body based on rotating body bearing data including the natural vibration characteristics of the rotating body and the rigidity of the bearing. The time history response calculation is performed to calculate the bearing load on the rotating bearing, and based on the bearing load on the bearing, the dynamic bearing load generated by the collision between the rotating body and the bearing during rotation. While calculating the power,
The static bearing load power is calculated assuming that there is no clearance between the rotating body and the bearing and the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite. The ratio between the power and the power of the static bearing load is calculated as a collision strength index between the rotating body and the bearing,
It is characterized in that abnormal noise that may occur with the rotation of the rotating body is evaluated between the rotating body and the bearing based on the collision strength index.

【0018】また、本発明の回転体駆動装置(請求項
2)は、軸受によって軸支される回転体を回転駆動する
ものにおいて、該軸受における軸受荷重に基づいて算出
された、回転中に該回転体と該軸受とが衝突することに
より発生する動的軸受荷重のパワーと、該回転体と該軸
受との間のクリアランスが無で且つ該回転体および該軸
受の剛性が無限大であると仮定して算出された静的軸受
荷重のパワーとについての比として算出された衝突強度
指数が、該回転体と該軸受との間での異音の発生を最小
に抑制しうる最適抑制領域になるように、該回転体,該
軸受,もしくは該回転体に連係しうる機構の状態を調整
したことを特徴としている。
Further, a rotating body drive device of the present invention (claim 2) is a device for rotationally driving a rotating body which is rotatably supported by a bearing, wherein the rotating body is calculated based on the bearing load of the bearing during rotation. The dynamic bearing load power generated by the collision between the rotating body and the bearing, the clearance between the rotating body and the bearing is zero, and the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite. The collision strength index calculated as a ratio with respect to the power of the static bearing load calculated on the assumption is in the optimum suppression region capable of suppressing the generation of abnormal noise between the rotating body and the bearing to a minimum. Therefore, the state of the rotating body, the bearing, or the mechanism that can be linked to the rotating body is adjusted.

【0019】さらに、請求項2の回転体駆動装置におい
て、該衝突強度指数が該最適抑制領域になるように、該
回転体の剛性を調整してもよいし(請求項3)、該衝突
強度指数が該最適抑制領域になるように、該回転体と該
軸受との間のクリアランスを調整してもよいし(請求項
4)、該回転体の回転動力を他の駆動系に伝達すべく該
回転体に連係されるベルト系を有し、該衝突強度指数が
該最適抑制領域になるように、該ベルト系により該回転
体に作用する合成力方向を調整してもよい(請求項
5)。
Further, in the rotating body drive apparatus according to claim 2, the rigidity of the rotating body may be adjusted so that the collision strength index falls within the optimum suppression region (claim 3), or the collision strength. The clearance between the rotating body and the bearing may be adjusted so that the index is in the optimum suppression region (claim 4), and in order to transmit the rotational power of the rotating body to another drive system. A belt system linked to the rotating body may be provided, and the direction of the combined force acting on the rotating body by the belt system may be adjusted so that the collision strength index is in the optimum suppression region (claim 5). ).

【0020】[0020]

【作用】上述の本発明の回転体軸受の異音評価方法(請
求項1)では、回転体の固有振動特性,該軸受の剛性を
含む回転体軸受データに基づいて、回転体とともに回転
する座標系の中で時刻履歴応答計算が行なわれ、回転中
の軸受における軸受荷重が算出される。そして、算出さ
れた軸受荷重に基づいて、回転中に回転体と軸受とが衝
突することにより発生する動的軸受荷重のパワーが算出
されるとともに、回転体と軸受との間のクリアランスが
無で且つ回転体および軸受の剛性が無限大であると仮定
した場合の静的軸受荷重のパワーが算出される。これら
の動的軸受荷重のパワーと静的軸受荷重のパワーとにつ
いての比が、回転体と軸受との衝突強度指数として算出
され、この衝突強度指数に基づいて、回転体と軸受との
間で回転体の回転に伴って発生しうる異音についての評
価が行なわれる。
According to the above-described abnormal noise evaluation method for a rotating body bearing of the present invention (claim 1), based on the rotating body bearing data including the natural vibration characteristic of the rotating body and the rigidity of the bearing, the coordinates rotating with the rotating body are obtained. The time history response calculation is performed in the system, and the bearing load on the rotating bearing is calculated. Then, based on the calculated bearing load, the power of the dynamic bearing load generated by the collision between the rotating body and the bearing during rotation is calculated, and there is no clearance between the rotating body and the bearing. Moreover, the power of the static bearing load is calculated under the assumption that the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite. The ratio between the power of these dynamic bearing loads and the power of static bearing loads is calculated as the collision strength index between the rotating body and the bearing, and based on this collision strength index, between the rotating body and the bearing. The abnormal noise that may be generated by the rotation of the rotating body is evaluated.

【0021】また、上述の本発明の回転体駆動装置(請
求項2〜5)では、請求項1の方法においても導入した
衝突強度指数に基づく設計指針に従うことにより、回転
体軸受における異音発生の抑制を行なっている。つま
り、衝突強度指数が回転体と該軸受との間での異音の発
生を最小に抑制しうる最適抑制領域になるように、回転
体,軸受,もしくは回転体に連係しうる機構の状態、具
体的には、回転体の剛性、回転体と軸受との間のクリア
ランス、あるいは、回転体に連係されるベルト系により
回転体に作用する合成力方向が調整される。
Further, in the above-described rotary body drive device of the present invention (claims 2 to 5), the abnormal noise is generated in the rotary body bearing by following the design guideline based on the collision strength index introduced in the method of claim 1. Is being controlled. That is, the state of the rotating body, the bearing, or the state of the mechanism that can be linked to the rotating body, so that the collision strength index is in the optimum suppression region in which the generation of abnormal noise between the rotating body and the bearing can be suppressed to the minimum, Specifically, the rigidity of the rotating body, the clearance between the rotating body and the bearing, or the direction of the resultant force acting on the rotating body is adjusted by the belt system linked to the rotating body.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の回転体軸受の異音評価方法および回転体駆動装置につ
いて説明すると、図1はその手順を説明するためのフロ
ーチャート、図2は機関回転速度と負荷とを変えた場合
の衝突強度指数を示すグラフ、図3はクリアランスおよ
びクランク軸剛性の影響を衝突強度指数で評価した結果
を示すグラフ、図4は機関回転速度,負荷,ベルト合力
等の条件を変更し衝突強度指数ごとに振動の有無を調査
した結果を示すグラフ、図5は各種機関回転速度,負荷
条件での衝突強度指数とベルト合力方向との関係を示す
グラフ、図6(a),(b)はそれぞれCAE解析の結
果と実機計測結果との整合性を説明すべく第1ジャーナ
ル部の軸心軌跡およびキャップ振動のCAE解析例を示
すグラフである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for evaluating abnormal noise in a rotor bearing and a rotor driving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart for explaining the procedure, and FIG. FIG. 3 is a graph showing the collision strength index when the rotational speed and the load are changed, FIG. 3 is a graph showing the results of evaluating the effects of clearance and crankshaft rigidity with the collision strength index, and FIG. 4 is the engine rotational speed, load, and belt resultant force. 6 is a graph showing the results of investigating the presence / absence of vibration for each collision strength index under various conditions, such as FIG. 5, and FIG. (A), (b) is a graph which shows the CAE analysis example of a shaft center locus | trajectory of a 1st journal part, and a cap vibration, in order to demonstrate the consistency of the CAE analysis result and the actual machine measurement result, respectively.

【0023】なお、本実施例においても、回転体として
は、ジャーナル部(軸受部)により軸支されながらV6
エンジンにより回転駆動されるクランク軸を対象とし、
このクランク軸とジャーナル部(ジャーナルメタル)と
の間におけるベアリングインパクトに起因する衝撃音
(異音)の発生状況を評価する場合について説明する。
また、その評価手法により導入された衝突強度指数に基
づき、ベアリングインパクトを回避するための設計指針
を得て、該設計指針に従って製造されるV6エンジン
(回転体駆動装置)について説明する。
Also in this embodiment, the rotating body is V6 while being journaled by the journal portion (bearing portion).
Targeting the crankshaft that is rotationally driven by the engine,
A case will be described in which the occurrence of impact noise (abnormal noise) due to bearing impact between the crankshaft and the journal portion (journal metal) is evaluated.
Further, a V6 engine (rotary body drive device) manufactured according to the design guideline for avoiding the bearing impact will be described based on the collision strength index introduced by the evaluation method.

【0024】つまり、本実施例の異音評価方法では、ク
ランク軸挙動をCAE(Computer Aided Engineering)
により解析し、その解析結果に基づいて新たな評価基準
を設定している。ここでは、その手順を図1に従って説
明するとともに、図6(a),(b)により、CAEに
よる解析結果と実機の計測によって得られたクランク軸
挙動との整合性を確認し、さらに、図2〜図5により、
本実施例の評価基準として新たに設定された衝突強度指
数に基づく、異音発生状況の評価およびV6エンジンの
設計指針について説明する。
That is, in the abnormal noise evaluation method of this embodiment, the crankshaft behavior is determined by CAE (Computer Aided Engineering).
The new evaluation standard is set based on the analysis result. Here, the procedure will be described with reference to FIG. 1, and the consistency between the analysis result by CAE and the crankshaft behavior obtained by the measurement of the actual machine is confirmed with FIGS. 6A and 6B. 2 to 5,
The evaluation of the abnormal noise occurrence state and the design guideline of the V6 engine based on the collision strength index newly set as the evaluation standard of the present embodiment will be described.

【0025】本実施例の異音評価方法では、図1に示す
ように、まず、クランク軸の固有振動特性,油膜とシリ
ンダブロックの剛性,およびメタルクリアランス(クラ
ンク軸とジャーナル部とのクリアランス)を考慮した軸
受剛性,クランク軸に作用する筒内圧,慣性力,ベルト
合力等を入力とし、クランク軸とともに回転する座標系
の中で時刻歴応答計算を行なって、これにより、実機運
転中のクランク軸の挙動,軸受荷重を求める(ステップ
S1)。
In the abnormal noise evaluation method of the present embodiment, as shown in FIG. 1, first, the characteristic vibration characteristics of the crankshaft, the rigidity of the oil film and the cylinder block, and the metal clearance (clearance between the crankshaft and the journal portion) are determined. The bearing stiffness, cylinder pressure acting on the crankshaft, inertial force, belt resultant force, etc. are input, and the time history response calculation is performed in the coordinate system that rotates with the crankshaft. Behavior and bearing load are obtained (step S1).

【0026】ここで、図6(a),(b)は、それぞ
れ、図14(a),(b)で示したベアリングインパク
ト発生の一例と同じ条件、解析を行なった時の軸心軌跡
およびクランク軸の振動を示したものであり、これらの
図6(a),(b)と図14(a),(b)とをそれぞ
れ比較しても明らかなように、図6(a)に示すCAE
解析による軸心軌跡は、図14(a)に示す実機計測結
果とほぼ同じ動きをしており、図中の右下から左上へ動
くとともに、図14(b)と同様の図6(b)に示すよ
うな振動の発生を確認することができる。この他に、種
々の実機計測の条件に合わせた解析を行なった結果、上
述と同様に十分な整合性を確認することができた。
6 (a) and 6 (b) are the same conditions as the example of bearing impact generation shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), respectively, the axial center locus at the time of analysis, and 6A and 6B show vibrations of the crankshaft. As is apparent from comparison between FIGS. 6A and 6B and FIGS. 14A and 14B, FIG. CAE to show
The axial center locus by the analysis moves almost the same as the actual machine measurement result shown in FIG. 14A, moves from the lower right side to the upper left side in the figure, and FIG. 6B similar to FIG. 14B. It is possible to confirm the occurrence of vibration as shown in. In addition to the above, as a result of performing an analysis according to various actual measurement conditions, it was possible to confirm sufficient consistency as described above.

【0027】さて、上述のようなCAE解析を行なった
場合、ベアリングインパクトについては、従来、そのC
AE解析結果の中から、オペレータ等が軸心軌跡,振動
などのアウトプットを見て判断していたが、本実施例の
異音評価方法では、解析結果を定量的に評価するため
に、同解析から算出した衝突強度指数と名付けた無次元
数を定義し、その衝突強度指数から異音発生状況を判断
することとした。
When the CAE analysis as described above is performed, the bearing impact is conventionally C.
From the AE analysis result, the operator or the like made a judgment by looking at the output of the axial center locus, vibration, etc. However, in the abnormal noise evaluation method of the present embodiment, the analysis result is quantitatively evaluated. A dimensionless number named as the collision strength index calculated from the analysis was defined, and the occurrence of abnormal noise was judged from the collision strength index.

【0028】ここで、衝突強度指数は、例えば、クラン
ク軸と軸受とが衝突することによって発生する軸受荷重
のエネルギの高周波成分を、メタルクリアランス無し,
クランク軸剛性無限大とした時の軸受荷重のエネルギで
割った値とする。即ち、本実施例では、CAE解析によ
り得られた軸受における軸受荷重(正規状態での軸受荷
重)に基づいて、回転中にクランク軸と軸受とが衝突す
ることにより発生する動的軸受荷重のパワー(単位はkg
f2)を算出するとともに(ステップS2)、クランク軸
と軸受との間のクリアランスが無で且つクランク軸およ
び軸受の剛性が無限大であると仮定した場合の静的軸受
荷重のパワー(単位はkgf2)を算出し(ステップS
3)、これらの動的軸受荷重のパワーと静的軸受荷重の
パワーとの比(動的軸受荷重のパワー/静的軸受荷重の
パワー)を、クランク軸と軸受との衝突強度指数として
算出している(ステップS4)。
Here, the collision strength index is, for example, the high frequency component of the energy of the bearing load generated by the collision between the crankshaft and the bearing, without the metal clearance,
The value is divided by the energy of the bearing load when the crankshaft rigidity is infinite. That is, in this embodiment, based on the bearing load (bearing load in the normal state) on the bearing obtained by CAE analysis, the power of the dynamic bearing load generated by the collision between the crankshaft and the bearing during rotation. (Unit is kg
f 2 ) is calculated (step S2), and the power of the static bearing load (unit is in the case where there is no clearance between the crankshaft and the bearing and the rigidity of the crankshaft and the bearing is infinite) kgf 2 ) is calculated (step S
3) Calculate the ratio of the dynamic bearing load power to the static bearing load power (dynamic bearing load power / static bearing load power) as the collision strength index between the crankshaft and the bearing. (Step S4).

【0029】このようにして算出された衝突強度指数に
基づいて、図2〜図5にて後述するごとく、異音発生状
況を評価することができ(ステップS5)、さらには、
ベアリングインパクトに起因する異音発生を最小に抑制
できるV6エンジンの設計指針を得ることができる。図
4は、機関回転速度,負荷,ベルト張力等の条件を変更
した場合の衝突強度指数ごとにクランク軸の振動(衝
突)の有無を区別してプロットしたものであり、この図
4からわかるように、ベアリングインパクトが発生する
限界は、衝突強度指数がほぼ100の付近であり、衝突
強度指数が100よりも小さい領域では、ほとんどベア
リングインパクトが生じていない。
On the basis of the collision strength index calculated in this way, as described later with reference to FIGS. 2 to 5, it is possible to evaluate the abnormal noise occurrence state (step S5), and further,
It is possible to obtain a design guideline for a V6 engine that can minimize the generation of abnormal noise due to bearing impact. FIG. 4 is a plot obtained by distinguishing the presence or absence of crankshaft vibration (collision) for each collision strength index when conditions such as engine speed, load, and belt tension are changed. As can be seen from FIG. The limit of occurrence of bearing impact is in the vicinity of the collision strength index of about 100, and bearing impact hardly occurs in the region where the collision strength index is smaller than 100.

【0030】つまり、衝突強度指数が、所定値以下の領
域、例えば本実施例では100以下の領域を、クランク
軸とジャーナル部との間での異音(ベアリングインパク
ト)の発生を最小に抑制しうる最適抑制領域とする。そ
して、ある条件下におけるクランク軸およびジャーナル
部についてのCAE解析の結果、得られた衝突強度指数
がその最適抑制領域にあるか否かにより、そのクランク
軸およびジャーナル部でのベアリングインパクトに起因
する異音発生状況(異音が発生する可能性が高いか否
か)を評価・判定することができる。
That is, in a region where the collision strength index is a predetermined value or less, for example, a region of 100 or less in the present embodiment, the occurrence of abnormal noise (bearing impact) between the crankshaft and the journal portion is suppressed to the minimum. The optimal suppression region. Then, as a result of the CAE analysis of the crankshaft and the journal under a certain condition, whether the obtained collision strength index is within the optimum suppression region or not depends on the bearing impact on the crankshaft and the journal. It is possible to evaluate / determine the sound generation status (whether or not there is a high possibility that abnormal noise will occur).

【0031】さらに、CAE解析結果の衝突強度指数が
上述した最適抑制領域にあるか否かを設計指針として、
V6エンジンを製造することにより、低速運転時のベア
リングインパクトに起因する異音の発生を効果的に抑制
できるようになる。つまり、衝突強度指数が前述した最
適抑制領域になるように、クランク軸,ジャーナル部,
もしくは,クランク軸に連係しうる機構(例えばベルト
系)の状態を調整して、V6エンジンを設計・製造する
のである。
Furthermore, whether or not the collision strength index of the CAE analysis result is in the above-mentioned optimum suppression region is used as a design guide,
By manufacturing the V6 engine, it is possible to effectively suppress the generation of abnormal noise due to bearing impact during low speed operation. That is, the crankshaft, the journal part,
Alternatively, the state of a mechanism (for example, a belt system) that can be linked to the crankshaft is adjusted to design and manufacture the V6 engine.

【0032】より具体的に、衝突強度指数による設計指
針(CAE解析による異音対策手法)について説明す
る。まず、図3により、メタルクリアランスと衝突強度
指数との関係を見ると、図19により実機についても前
述した通り、クリアランスを小さくすることにより、ベ
アリングインパクトつまりは異音が発生し難くなってい
る。図3に示すように、クリアランス10μmあたり衝
突強度指数は約500だけ低下している。つまり、衝突
強度指数が所定の最適抑制領域になるように、クリアラ
ンスを減少調整することによって、シリンダ内圧が低下
した際の衝突力を減少させ、異音の発生を効果的に抑制
したV6エンジンを設計・製造することができる。な
お、図3では、機関回転数650rpmで吸気管圧力が
−57KPaの場合のCAE解析結果が図示されてい
る。
More specifically, a design guideline (a noise suppression method by CAE analysis) based on the collision strength index will be described. First, looking at the relationship between the metal clearance and the collision strength index with reference to FIG. 3, as described above with respect to the actual machine according to FIG. 19, the bearing impact, that is, abnormal noise is less likely to occur by reducing the clearance. As shown in FIG. 3, the collision strength index decreases by about 500 per 10 μm clearance. In other words, by adjusting the clearance so that the collision strength index falls within a predetermined optimum suppression range, the collision force when the cylinder internal pressure decreases is reduced, and a V6 engine that effectively suppresses the generation of abnormal noise is provided. Can be designed and manufactured. Note that FIG. 3 shows the CAE analysis result when the engine speed is 650 rpm and the intake pipe pressure is -57 KPa.

【0033】また、図3により、クランク軸剛性と衝突
強度指数との関係を見ると、図18により実機について
も前述した通り、クランク軸を鋳鉄製からスチール製に
変更し、剛性を約27%増大させると、衝突強度指数を
およそ半減することができる。つまり、衝突強度指数が
所定の最適抑制領域になるように、クランク軸の剛性を
調整することによって、シリンダ内圧によるクランク軸
の撓みを少なくし、シリンダ内圧が低下した際の撓み戻
りによる衝突力を減少させ、異音の発生を効果的に抑制
したV6エンジンを設計・製造することができる。
Further, looking at the relationship between the crankshaft rigidity and the collision strength index with reference to FIG. 3, the crankshaft is changed from cast iron to steel, and the rigidity is about 27%, as described above for the actual machine according to FIG. When increased, the collision strength index can be halved. In other words, by adjusting the rigidity of the crankshaft so that the collision strength index falls within the predetermined optimum suppression range, the crankshaft flexure due to the cylinder internal pressure is reduced, and the collision force due to the flexure return when the cylinder internal pressure is reduced is reduced. It is possible to design and manufacture a V6 engine that reduces the noise and effectively suppresses the generation of abnormal noise.

【0034】さらに、図5は、クランク軸先端に作用す
る各種ベルト(補機駆動用ベルト,タイミングベルト)
の合力方向を変更し、各種運転条件(機関回転速度,負
荷)での衝突強度指数をプロットしたもので、この図5
により、ベルトレイアウトと衝突強度指数との関係を見
ると、図7〜図11により実機についても前述した通
り、ベルト合力方向が気筒方向(バンク方向)に向く
と、ベアリングインパクトが発生しやすいことがわか
る。つまり、ベアリングインパクトを避けるためには、
衝突強度指数が所定の最適抑制領域になるように、エン
ジン設計時にベルトレイアウト(テンションプーリの配
置等)によってクランク軸先端に作用するベルト合力方
向をできるだけ気筒方向から離すように調整することに
より、シリンダ内圧が低下した際のクランク軸と軸受と
の衝突力を減少させ、異音の発生を効果的に抑制したV
6エンジンを設計・製造することができる。
Further, FIG. 5 shows various belts acting on the tip of the crankshaft (auxiliary equipment drive belt, timing belt).
5 is a plot of the collision strength index under various operating conditions (engine speed, load) by changing the resultant force direction of FIG.
As a result of looking at the relationship between the belt layout and the collision strength index, bearing impact is likely to occur when the belt resultant direction is in the cylinder direction (bank direction) as described above with reference to FIGS. Recognize. In other words, in order to avoid bearing impact,
By adjusting the belt layout (tension pulley arrangement, etc.) during engine design so that the direction of the resultant force acting on the tip of the crankshaft is as far away from the cylinder direction as possible so that the collision strength index falls within the predetermined optimum suppression range. V that effectively reduces the generation of noise by reducing the collision force between the crankshaft and bearing when the internal pressure decreases
6 engines can be designed and manufactured.

【0035】なお、図2は、ベルト張力の条件は変えず
機関回転速度と負荷を変えた時の衝突強度指数を示した
もので、アイドル時の異音(コンコン音)が発生する条
件で、機関回転速度と負荷を変化させた時の等衝突強度
指数線図である。この図2における等衝突強度指数線か
ら明らかなように、低回転のある特定の負荷領域のみで
異音が発生することがわかる。これは、図16(a)〜
(d)および図17(a)〜(c)にて前述した実機の
計測結果による傾向と極めてよく一致しており、この点
からも、CAE解析結果や本実施例で導入した衝突強度
指数と、実機による計測結果との整合性が実証されてい
る。
FIG. 2 shows the collision strength index when the engine speed and the load are changed without changing the belt tension condition. Under the condition that abnormal noise (con sound) is generated at idle, FIG. 6 is an index diagram of equal collision strength when the engine speed and the load are changed. As is clear from the equal collision strength exponential line in FIG. 2, it can be seen that abnormal noise is generated only in a specific load region in which the rotation speed is low. This is shown in FIG.
(D) and FIGS. 17 (a) to 17 (c) show a very good agreement with the tendency of the measurement result of the actual machine described above, and from this point as well, the CAE analysis result and the collision strength index introduced in the present example. , The consistency with the measurement result by the actual machine has been verified.

【0036】このように、本実施例の異音評価方法によ
れば、CAEによる解析結果が実機試験結果と充分な整
合性があり、CAEによって得られた衝突強度指数に基
づいて異音の発生状況についての評価を極めて確実かつ
容易に行なうことができるのである。また、V6エンジ
ンのクランク軸の挙動,異音の発生に対しては、タイミ
ングベルト,補機駆動用ベルトなどのベルト系のレイア
ウトや張力が大きく影響し、その他、機関回転速度,負
荷,ベアリングクリアランス,クランク軸剛性等の影響
についても明らかになり、本実施例のV6エンジン(回
転体駆動装置)によれば、前述のごとく定義された衝突
強度指数を導入し、その衝突強度指数が所定の最適抑制
領域になるように各種条件(ベルトレイアウト,クリア
ランス,クランク軸剛性)を調整するという設計指針に
従うことで、エンジンの主として低速運転(アイドル)
時におけるクランク軸と軸受との衝突を起振源とする騒
音(異音)の発生を確実に抑制することができる。従っ
て、エンジンを装備する装置の静粛性を保つための防
音,防振構造を極めて簡素なものとすることができる。
As described above, according to the abnormal noise evaluation method of this embodiment, the analysis result by CAE is sufficiently consistent with the actual machine test result, and abnormal noise is generated based on the collision strength index obtained by CAE. An assessment of the situation can be done very reliably and easily. In addition, the layout and tension of the belt system such as the timing belt and accessory drive belt have a great influence on the behavior of the crankshaft of the V6 engine and the generation of abnormal noise. The influence of the crankshaft rigidity, etc. is also clarified. According to the V6 engine (rotary body driving device) of the present embodiment, the collision strength index defined as described above is introduced, and the collision strength index has a predetermined optimum value. Mainly low-speed operation (idle) of the engine by following the design guideline of adjusting various conditions (belt layout, clearance, crankshaft rigidity) so as to be in the suppression region.
It is possible to reliably suppress the generation of noise (abnormal noise) caused by the collision between the crankshaft and the bearing at the time. Therefore, the soundproof and vibrationproof structure for maintaining the quietness of the device equipped with the engine can be made extremely simple.

【0037】なお、上述した実施例では、回転体が、ジ
ャーナル部により軸支されながらV6エンジン(回転体
駆動装置)により回転駆動されるクランク軸で、このク
ランク軸とジャーナル部との間における異音の発生状況
を評価する場合について説明したが、本発明の異音評価
方法は、このようなクランク軸およびジャーナル軸にお
ける異音評価に限定されるものではなく、軸受により軸
支される他の種類の回転体にも同様に適用され、上述と
同様の衝突強度指数による異音発生状況の評価を行なえ
ることはいうまでもない。
In the above-described embodiment, the rotary body is a crankshaft that is rotatably driven by the V6 engine (rotary body drive device) while being pivotally supported by the journal portion, and the crankshaft and the journal portion are different from each other. Although the case of evaluating the sound generation state has been described, the abnormal noise evaluation method of the present invention is not limited to such abnormal noise evaluation in the crankshaft and the journal shaft, and other abnormally supported by a bearing may be used. Needless to say, the same applies to the types of rotating bodies, and the occurrence of abnormal noise can be evaluated by the same collision strength index as described above.

【0038】また、上述した実施例では、回転体をクラ
ンク軸とし、回転体駆動装置がそのクランク軸を回転駆
動する自動車用のV6エンジンである場合について説明
したが、本発明の回転体駆動装置は、これに限定される
ものではなく、軸受により軸支された回転体を回転駆動
する装置であれば同様に適用され、上述した実施例と同
様に異音の発生を抑制した静粛性に優れた駆動装置を提
供できる効果が得られる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the rotating body is the crankshaft and the rotating body drive device is the V6 engine for an automobile which rotationally drives the crankshaft has been described, but the rotating body drive device of the present invention is described. Is not limited to this, and is similarly applied as long as it is a device that rotationally drives a rotating body supported by a bearing, and is excellent in quietness by suppressing the generation of abnormal noise as in the above-described embodiment. It is possible to obtain the effect of providing an improved drive device.

【0039】さらに、上述した実施例では、V6エンジ
ンを設計・製造する際に、クランク軸剛性,ジャーナル
部におけるメタルクリアランス,ベルト合力方向をそれ
ぞれ別個に調整して、衝突強度指数を所定の最適抑制領
域になるようにしているが、実際には、クランク軸剛
性,ジャーナル部におけるメタルクリアランス,ベルト
合力方向を総合的に調整して、衝突強度指数を所定の最
適抑制領域になるように設計することが望ましい。
Further, in the above-described embodiment, when designing and manufacturing the V6 engine, the crankshaft rigidity, the metal clearance in the journal, and the belt resultant force direction are individually adjusted to suppress the collision strength index to a predetermined optimum level. However, in actuality, the impact strength index should be designed to be within the predetermined optimum suppression range by comprehensively adjusting the crankshaft rigidity, the metal clearance in the journal, and the belt resultant force direction. Is desirable.

【0040】またさらに、上述した実施例では、衝突強
度指数として、(動的軸受荷重のパワー)/(静的軸受
荷重のパワー)なる比を用いたが、この比の逆数を衝突
強度指数として用いてもよい。
Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the ratio of (dynamic bearing load power) / (static bearing load power) is used as the collision strength index, but the reciprocal of this ratio is used as the collision strength index. You may use.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の回転体軸
受の異音評価方法(請求項1)によれば、回転体の固有
振動特性,軸受の剛性を含む回転体軸受データに基づ
き、該回転体とともに回転する座標系の中で時刻履歴応
答計算を行なって、回転中の該軸受における軸受荷重を
算出し、該軸受における軸受荷重に基づき、回転中に該
回転体と該軸受とが衝突することにより発生する動的軸
受荷重のパワーを算出するとともに、該回転体と該軸受
との間のクリアランスが無で且つ該回転体および該軸受
の剛性が無限大であると仮定した場合の静的軸受荷重の
パワーを算出し、これらの動的軸受荷重のパワーと静的
軸受荷重のパワーとについての比を、該回転体と該軸受
との衝突強度指数として算出し、該衝突強度指数に基づ
いて、該回転体と該軸受との間で該回転体の回転に伴っ
て発生しうる異音についての評価を行なうという極めて
簡易な手順により、回転体軸受において生じる異音(衝
突音)の発生状況を確実かつ簡易に評価できる効果があ
る。
As described in detail above, according to the method for evaluating abnormal noise of a rotating body bearing of the present invention (claim 1), based on the rotating body bearing data including the natural vibration characteristic of the rotating body and the rigidity of the bearing. , Performing a time history response calculation in a coordinate system that rotates with the rotating body to calculate a bearing load on the rotating bearing, and based on the bearing load on the bearing, the rotating body and the bearing during rotation. When the power of the dynamic bearing load generated by the collision of the rotating body is calculated, and it is assumed that there is no clearance between the rotating body and the bearing and the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite. Of the static bearing load is calculated, and the ratio of the power of the dynamic bearing load to the power of the static bearing load is calculated as a collision strength index between the rotating body and the bearing. Based on the index, The occurrence of abnormal noise (collision noise) generated in a rotating body bearing can be reliably and easily evaluated by a very simple procedure of evaluating abnormal noise that may occur due to the rotation of the rotating body between the receiver and the receiver. There is an effect that can be done.

【0042】また、本発明の回転体駆動装置(請求項2
〜5)によれば、軸受における軸受荷重に基づいて算出
された、回転中に回転体と該軸受とが衝突することによ
り発生する動的軸受荷重のパワーと、該回転体と該軸受
との間のクリアランスが無で且つ該回転体および該軸受
の剛性が無限大であると仮定して算出された静的軸受荷
重のパワーとについての比として算出された衝突強度指
数が、該回転体と該軸受との間での異音の発生を最小に
抑制しうる最適抑制領域になるように、該回転体,該軸
受,もしくは該回転体に連係しうる機構の状態(例え
ば、回転体の剛性,回転体と軸受との間のクリアラン
ス,回転体に連係されるベルト系により回転体に作用す
る合成力方向)を調整するという極めて簡素な構成によ
り、回転体軸受における異音の発生を確実に抑制でき、
簡素な防音,防振構造によって極めて優れた静粛性を得
られる効果がある。
Further, the rotating body driving device of the present invention (claim 2)
According to 5), the power of the dynamic bearing load, which is calculated based on the bearing load on the bearing and is generated when the rotating body collides with the bearing during rotation, and the power of the rotating body and the bearing. The collision strength index calculated as the ratio between the static bearing load power calculated assuming that there is no clearance between them and the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite is The state of the rotor, the bearing, or the mechanism that can be linked to the rotor (for example, the rigidity of the rotor) so that the generation of the abnormal noise between the bearing and the bearing is minimized. , The abnormal clearance between the rotating body and the bearing and the belt system linked to the rotating body adjusts the direction of the combined force acting on the rotating body), so that abnormal noise is surely generated in the rotating body bearing. Can be suppressed,
The simple soundproofing and antivibration structure has the effect of obtaining extremely excellent quietness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例としての回転体軸受の異音評
価方法の手順を説明するためのフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart for explaining a procedure of an abnormal noise evaluation method for a rotor bearing as an embodiment of the present invention.

【図2】機関回転速度と負荷とを変えた場合の衝突強度
指数を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a collision strength index when the engine speed and the load are changed.

【図3】クリアランスおよびクランク軸剛性の影響を衝
突強度指数で評価した結果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a result of evaluation of influences of clearance and crankshaft rigidity by a collision strength index.

【図4】機関回転速度,負荷,ベルト合力等の条件を変
更し衝突強度指数ごとに振動の有無を調査した結果を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of examining the presence or absence of vibration for each collision strength index by changing conditions such as engine speed, load, and belt resultant force.

【図5】各種機関回転速度,負荷条件での衝突強度指数
とベルト合力方向との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a collision strength index and a belt resultant force direction under various engine rotation speeds and load conditions.

【図6】CAE解析の結果と実機計測結果との整合性を
説明するためのもので、(a),(b)はそれぞれ第1
ジャーナル部の軸心軌跡およびキャップ振動のCAE解
析例を示すグラフである。
FIG. 6 is for explaining the consistency between the CAE analysis result and the actual machine measurement result, and (a) and (b) are respectively the first.
It is a graph which shows the CAE analysis example of a shaft center locus of a journal part and cap vibration.

【図7】(a)は補機駆動用ベルトの巻回例を示すエン
ジンの正面図、(b)はタイミングベルトの巻回例を示
す図、(c)は(a),(b)に示すようにベルトを設
けた場合にクランク軸に作用するベルト合力を示す図で
ある。
FIG. 7A is a front view of an engine showing an example of winding an accessory drive belt, FIG. 7B is a diagram showing an example of winding a timing belt, and FIG. It is a figure which shows the belt resultant force which acts on a crankshaft, when a belt is provided as shown.

【図8】(a)は補機駆動用ベルトの巻回例を示すエン
ジンの正面図、(b)はタイミングベルトの巻回例を示
す図、(c)は(a),(b)に示すようにベルトを設
けた場合にクランク軸に作用するベルト合力を示す図で
ある。
FIG. 8A is a front view of an engine showing an example of winding an accessory drive belt, FIG. 8B is a diagram showing an example of winding a timing belt, and FIG. It is a figure which shows the belt resultant force which acts on a crankshaft, when a belt is provided as shown.

【図9】(a)は補機駆動用ベルトの巻回例を示すエン
ジンの正面図、(b)はタイミングベルトの巻回例を示
す図、(c)は(a),(b)に示すようにベルトを設
けた場合にクランク軸に作用するベルト合力を示す図で
ある。
FIG. 9A is a front view of an engine showing an example of winding an accessory drive belt, FIG. 9B is a diagram showing an example of winding a timing belt, and FIG. It is a figure which shows the belt resultant force which acts on a crankshaft, when a belt is provided as shown.

【図10】(a)は補機駆動用ベルトの巻回例を示すエ
ンジンの正面図、(b)はタイミングベルトの巻回例を
示す図、(c)は(a),(b)に示すようにベルトを
設けた場合にクランク軸に作用するベルト合力を示す図
である。
FIG. 10A is a front view of an engine showing an example of winding an accessory drive belt, FIG. 10B is a view showing an example of winding a timing belt, and FIG. It is a figure which shows the belt resultant force which acts on a crankshaft, when a belt is provided as shown.

【図11】(a)は補機駆動用ベルトの巻回例を示すエ
ンジンの正面図、(b)はタイミングベルトの巻回例を
示す図、(c)は(a),(b)に示すようにベルトを
設けた場合にクランク軸に作用するベルト合力を示す図
である。
FIG. 11A is a front view of an engine showing an example of winding an auxiliary device drive belt, FIG. 11B is a diagram showing an example of winding a timing belt, and FIG. 11C is shown in FIGS. It is a figure which shows the belt resultant force which acts on a crankshaft, when a belt is provided as shown.

【図12】実機におけるクランク軸の軸心軌跡およびキ
ャップ振動を計測するためのセンサ装着状態を示すベア
リングキャップの正面図である。
FIG. 12 is a front view of a bearing cap showing a sensor mounting state for measuring a shaft center locus of a crankshaft and a cap vibration in an actual machine.

【図13】ベルト合力(方向および大きさ)と第1ジャ
ーナル部の振動との関係の実測例を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing an actual measurement example of the relationship between the belt resultant force (direction and magnitude) and the vibration of the first journal portion.

【図14】(a),(b)はそれぞれベアリングインパ
クトが発生した時の第1ジャーナル部の軸心軌跡および
キャップ振動の実測例を示すグラフである。
14 (a) and 14 (b) are graphs showing measured examples of an axial center locus and a cap vibration of the first journal portion when a bearing impact occurs, respectively.

【図15】第1,2,3,4ジャーナル部の軸心軌跡の
実測例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of actual measurement of axial center loci of the first, second, third, and fourth journal portions.

【図16】(a)〜(d)はそれぞれエンジン回転数を
変化させた場合の第1ジャーナル部の軸心軌跡および筒
内圧を示すグラフである。
16 (a) to 16 (d) are graphs showing the axial center locus and the in-cylinder pressure of the first journal portion when the engine speed is changed.

【図17】(a)〜(c)はそれぞれ吸気管圧力(負
荷)を変化させた場合の第1ジャーナル部の軸心軌跡お
よび筒内圧を示すグラフである。
17A to 17C are graphs showing the axial center locus and the cylinder pressure of the first journal when the intake pipe pressure (load) is changed.

【図18】クランク軸の剛性を高めた場合の第1,2,
3,4ジャーナル部の軸心軌跡の実測例を示す図であ
る。
FIG. 18 shows the first, second, and third cases where the rigidity of the crankshaft is increased.
It is a figure showing the example of measurement of the axis locus of the 3 and 4 journal parts.

【図19】第1ジャーナル部におけるクリアランスを小
さくした場合の第1,2,3,4ジャーナル部の軸心軌
跡の実測例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of actual measurement of axial center loci of the first, second, third, and fourth journal portions when the clearance in the first journal portion is reduced.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 クランク軸 3 プーリ 4 エアコン用コンプレッサ(他の駆動系) 5 パワーステアリング用ポンプ(他の駆動系) 6 オルタネータ(他の駆動系) 7 補機駆動用ベルト 8,9 ピニオン 10 タイミングベルト 11 ベアリングキャップ 12 非接触型変位センサ(GAPセンサ) 13 加速度センサ 14 テンショナプーリ 15 アイドラプーリ 1 Engine 2 Crankshaft 3 Pulley 4 Air Conditioning Compressor (Other Drive System) 5 Power Steering Pump (Other Drive System) 6 Alternator (Other Drive System) 7 Auxiliary Machine Drive Belt 8, 9 Pinion 10 Timing Belt 11 Bearing cap 12 Non-contact displacement sensor (GAP sensor) 13 Accelerometer 14 Tensioner pulley 15 Idler pulley

フロントページの続き (72)発明者 柳楽 徹志 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内Front page continuation (72) Inventor Tetsushi Yanagura 5-3-8, Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体と該回転体を軸支する軸受との間
で該回転体の回転に伴って発生しうる異音について評価
するための回転体軸受の異音評価方法であって、 該回転体の固有振動特性,該軸受の剛性を含む回転体軸
受データに基づき、該回転体とともに回転する座標系の
中で時刻履歴応答計算を行なって、回転中の該軸受にお
ける軸受荷重を算出し、 該軸受における軸受荷重に基づき、回転中に該回転体と
該軸受とが衝突することにより発生する動的軸受荷重の
パワーを算出するとともに、 該回転体と該軸受との間のクリアランスが無で且つ該回
転体および該軸受の剛性が無限大であると仮定した場合
の静的軸受荷重のパワーを算出し、 これらの動的軸受荷重のパワーと静的軸受荷重のパワー
とについての比を、該回転体と該軸受との衝突強度指数
として算出し、 該衝突強度指数に基づいて、該回転体と該軸受との間で
該回転体の回転に伴って発生しうる異音についての評価
を行なうことを特徴とする、回転体軸受の異音評価方
法。
1. A method for evaluating abnormal noise of a rotating body bearing for evaluating an abnormal sound that may be generated between a rotating body and a bearing that supports the rotating body when the rotating body rotates. Based on the rotating body bearing data including the natural vibration characteristics of the rotating body and the rigidity of the bearing, the time history response calculation is performed in the coordinate system that rotates with the rotating body to calculate the bearing load of the rotating bearing. Then, based on the bearing load in the bearing, the power of the dynamic bearing load generated by the collision between the rotating body and the bearing during rotation is calculated, and the clearance between the rotating body and the bearing is calculated. The static bearing load power is calculated under the assumption that there is nothing and the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite, and the ratio between the dynamic bearing load power and the static bearing load power is calculated. Is the collision between the rotating body and the bearing. A rotating body, which is calculated as a strength index, and based on the collision strength index, an abnormal noise that may be generated between the rotating body and the bearing due to the rotation of the rotating body is evaluated. Bearing noise evaluation method.
【請求項2】 軸受によって軸支される回転体を回転駆
動するための回転体駆動装置において、 該軸受における軸受荷重に基づいて算出された、回転中
に該回転体と該軸受とが衝突することにより発生する動
的軸受荷重のパワーと、該回転体と該軸受との間のクリ
アランスが無で且つ該回転体および該軸受の剛性が無限
大であると仮定して算出された静的軸受荷重のパワーと
についての比として算出された衝突強度指数が、該回転
体と該軸受との間での異音の発生を最小に抑制しうる最
適抑制領域になるように、該回転体,該軸受,もしくは
該回転体に連係しうる機構の状態を調整したことを特徴
とする、回転体駆動装置。
2. A rotating body drive device for rotationally driving a rotating body axially supported by a bearing, wherein the rotating body collides with the bearing during rotation, which is calculated based on the bearing load on the bearing. Static bearing calculated by assuming that there is no clearance between the rotating body and the bearing and the rigidity of the rotating body and the bearing is infinite, due to the power of the dynamic bearing load generated by The collision strength index calculated as a ratio with respect to the power of the load is adjusted so that the collision strength index is in an optimum suppression region capable of suppressing the generation of abnormal noise between the rotation body and the bearing to a minimum. A rotating body driving device, characterized in that the state of a bearing or a mechanism that can be linked to the rotating body is adjusted.
【請求項3】 該衝突強度指数が該最適抑制領域になる
ように、該回転体の剛性を調整したことを特徴とする請
求項2記載の回転体駆動装置。
3. The rotating body drive device according to claim 2, wherein the rigidity of the rotating body is adjusted so that the collision strength index is in the optimum suppression region.
【請求項4】 該衝突強度指数が該最適抑制領域になる
ように、該回転体と該軸受との間のクリアランスを調整
したことを特徴とする請求項2記載の回転体駆動装置。
4. The rotating body drive apparatus according to claim 2, wherein the clearance between the rotating body and the bearing is adjusted so that the collision strength index is in the optimum suppression region.
【請求項5】 該回転体の回転動力を他の駆動系に伝達
すべく該回転体に連係されるベルト系を有し、該衝突強
度指数が該最適抑制領域になるように、該ベルト系によ
り該回転体に作用する合成力方向を調整したことを特徴
とする請求項2記載の回転体駆動装置。
5. A belt system linked to the rotating body for transmitting the rotational power of the rotating body to another drive system, wherein the collision strength index is in the optimum suppression region. 3. The rotating body drive device according to claim 2, wherein the direction of the resultant force acting on the rotating body is adjusted by.
JP3805393A 1993-02-26 1993-02-26 Noise evaluation method of bearing for rotator and driver for rotator Withdrawn JPH06249707A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108458874A (en) * 2016-08-04 2018-08-28 吴彬 Bearing noise detection device and its working method
CN113029569A (en) * 2021-03-11 2021-06-25 北京交通大学 Train bearing autonomous fault identification method based on cyclic strength index

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