JPH09203435A - ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 慣性体の振れ回りによる弾性体の偏心を抑え
て曲げ振動を効果的に制振するダンパ装置を提供する。 【解決手段】 周方向の断面が略Ｌ字形状で大小の内径
部４Ａ，４Ｂを有するリング状の慣性体４を、大内径部
４Ａと小内径部４Ｂとの境界部に形成された縦壁面４Ｃ
に、円盤状のプレート２の側面２Ｂと縦壁面４Ｃとの間
に弾性体３を介在させて一体的に取り付ける。大内径部
４Ａは、プレート２の外周端２Ｃを覆うように配置し、
弾性体３の縦壁面４Ｃへの接着幅Ｙは、回転軸線Ｏ方向
の幅Ｘに対して同等または小さく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸系の曲げ振動を
低減させるダンパ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クランク軸の回転を伝達されて駆動され
るウォータポンプの駆動軸には、スペーサ、カップリン
グ等を介してファンが装着されているものがある。駆動
軸は、ウォータポンプのケース等に構造上その基端側だ
けを片持ち支持されており、先端側にファンが装着され
ることから曲げ振動の発生が懸念される。そこで、この
曲げ振動を低減させるために、スペーサとカップリング
の間にダンパ装置を配置している。ダンパ装置は、スペ
ーサと一体となるプレートに弾性体を介してリング状の
慣性体を装着しており、駆動軸系曲げ固有振動による共
振ピークを分散している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように駆動軸系に
ダンパ装置を設けると、駆動軸系曲げ固有振動による共
振ピークを分散させることができ、曲げ振動低減には効
果的であるが、別な問題点の発生が懸念される。それ
は、駆動軸が回転してスペーサと一体のプレートの回転
が上昇すると、慣性体の振れ回りにより弾性体が径方向
（外側）に偏心したままの状態となり、ある回転数以上
の曲げ振動に対して制振機能が低下してしまう。また、
弾性体の偏心により駆動軸系の回転がアンバランスとな
り、曲げ振動が大きくなってファン等が外周配置部材と
干渉したり、駆動軸の基端を支持するウォータポンプケ
ースへの応力増大等が考えられ、軸系の耐久性の低下を
招いてしまうおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、慣性体の振れ
回りによる弾性体の偏心を抑えて曲げ振動を効果的に制
振するために、周方向の断面が略Ｌ字形状で大小の内径
部を有するリング状の慣性体における大内径部と小内径
部との境界部に形成された縦壁面と、円盤状のプレート
の前後面のいずれか一方面との間に弾性体を介在させ、
慣性体の大内径部でプレートの外周端を覆って配置し、
弾性体と縦壁面との接着幅を、弾性体のダンパ回転軸線
方向の幅に対して同等または小さく設定した。弾性体と
縦壁面との接着幅は、弾性体のダンパ回転軸線方向の幅
に対して１〜０．５倍とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のダンパ装置では、円盤状
のプレートと周方向の断面が略Ｌ字形状で大小の内径部
を有するリング状の慣性体とを、慣性体の大内径部と小
内径部との境界部に形成される縦壁面とプレートの前後
面のいずれか一方面との間に弾性体を介在させて装着す
る。慣性体の大内径部はプレートの外周端を覆うように
配置し、弾性体と縦壁面との接着幅は同弾性体のダンパ
回転軸線方向の幅に対して同等または小さくする。

【０００６】このようにするとプレートと慣性体との距
離が離れる傾向となるので、弾性体の曲げ方向へのバネ
定数が形状的に低くなる。よって、弾性体と慣性体によ
るダンパ機能が作用するとともに、慣性体が振れ回りし
たときに慣性体の大内径部とプレートの外周端とが当接
して慣性体の振れ回り（偏心）が抑えられる。

【０００７】弾性体の縦壁面への接着幅は、弾性体のダ
ンパ回転軸線方向の幅に対して１〜０．５倍に設定する
と好ましい。

【０００８】また、ダンパ装置は、例えばエンジン冷却
水ポンプの駆動軸と同軸上にカップリングを介してファ
ンが装着される軸系に取り付けても良い。この場合、軸
系の曲げ振動エネルギーが弾性体を介して慣性体で弛緩
され、駆動軸の耐久性、曲げ振動によるファンやその外
周に配置された部材との接触、あるいは、駆動軸の支持
部に対する負荷が軽減される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。図１，図２に符号１で示すダンパ装置は、
円盤状のプレート２、弾性体３及びリング状の慣性体４
から構成される。ダンパ装置１は、図３に示すように、
エンジン冷却水用のポンプ５の駆動軸６と、この駆動軸
６にカップリング７を介して装着されるファン８との間
に配置されていて、ここでは、駆動軸６にかかる曲げ振
動を低減すべく機能するようになっている。ポンプ５の
ケーシング５Ａには、図示しないクランク軸からの回転
を伝達するベルト９Ａを掛けるプーリ９が一体的に設け
られている。駆動軸６は、その基端６Ａをケーシング５
Ａ内のベアリング１０によって回転自在に支持され、先
端６Ｂ側にカップリング７を介してファン８を取り付け
た片持ち構造となっている。先端６Ｂ側は、図１に示す
ように、円柱状のスペーサ１１に嵌合している。

【００１０】プレート２の前後面２Ａ，２Ｂには、カッ
プリング７に固定されるスペース板１２と図３に示すプ
ーリ９に固定されるスペーサ１１がそれぞれ配置されて
おり、プレート２を挟んで配置された両者をボルト１
３，１４で締結してプレート２を駆動軸６と一体回転可
能としている。

【００１１】慣性体４は、図１、図２に示すように、そ
の内側に大内径部４Ａと小内径部４Ｂ、及び両者の境界
部に縦壁面４Ｃを形成された断面Ｌ字状であって、大内
径部４Ａでプレート２の外周端２Ｃを覆うように形成さ
れている。小内径部４Ｂの径は、スペーサ１１の外周部
１１ａと当接しない程度に設定されている。大内径部４
Ａと外周端２Ｃとの間には、環状間隙ｈが形成されてい
る。この環状間隙ｈは、弾性体３と慣性体４とによる駆
動軸６の曲げ振動を吸収でき得る寸法に設定されてい
る。すなわち、駆動軸６に発生する曲げ振動エネルギー
が弾性体３を変形させつつ慣性体４に伝達されて弛緩で
きるようになっている。この寸法としては、片側３ｍｍ
以下が良く、好ましくは２ｍｍ以下に設定するのが良
い。

【００１２】弾性体３は、リング状に形成されたゴム材
で構成されていて、プレート２の後面２Ｂ側の外周側に
適切な接着手法で配置されている。プレート２との接着
面と対向側に位置する弾性体３の一面３ａは、縦壁面４
Ｃに接着固定されていて、慣性体４を駆動軸６と一体回
転可能にしている。弾性体３の縦壁面４Ｃとの接着幅Ｙ
は、ダンパ回転軸線となる駆動軸６の軸線Ｏ方向に対す
る弾性体３の幅（以下、「軸線方向幅」と記す）Ｘに対
して、同等あるいは小さく設定する。この接着幅Ｙと軸
線方向幅Ｘの割合は、１〜０．５倍程度の範囲に設定す
るのが好ましい。

【００１３】ダンパ装置１における慣性体４の固有振動
数は、駆動軸６の固有振動数にマッチングするように、
それよりも低い値に設定されている。ダンパ装置１の振
れ回り危険回転数をＮｃとすると、 Ｎｃ＝３０／π√Ｋｓ／Ｍ（ｒｐｍ） Ｋｓ：弾性体（ラバー）静的バネ定数（Ｎ／ｍ） Ｍ ：慣性体の質量 で表される。

【００１４】バネ定数が低くなると、図５に示す駆動軸
６の先端６Ｂの振れ回り変位がピークとなる危険回転数
が駆動軸６のハイアイドル回転数ＮＣより低回転にある
場合がある。

【００１５】このように、接着幅Ｙを軸線方向幅Ｘに対
して１〜０．５倍に設定したダンパ装置１を図１に示す
駆動系に装着したところ図６，図７，図８に示すような
結果が得られた。

【００１６】図６は、弾性体３の接着幅Ｙと軸線方向幅
Ｘの比率に対するダンパ装置１の曲げ固有振動数の特性
を示す図である。縦軸は曲げ固有振動数の大小を示し、
横軸が接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘの比率を示す。ここで
は、接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘの比率が０．５から１倍の
範囲をで示し、両者の比率が０．５倍よりも低い領域
を、１倍よりも大きい領域をで示している。このよ
うに、弾性体３の接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘの比率を変化
させて、その時の駆動軸６系に発生する曲げ共振振幅と
周波数の平均値の関係を示すのが図７である。

【００１７】図７において、縦軸は軸系に発生する共振
振幅を示し、横軸は周波数を示す。図７からダンパ装置
１は、駆動軸６の曲げ振動に対して異なる固有振動数を
持つ慣性体４を有するので、接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘの
隙間に関係なく発生する共振ピークをそれぞれＩ、II節
に分散することができる。しかし、図６にで示す領域
であると、図７に一点鎖線で示すように、周波数の高い
方のピークが上がってしまい、図６にで示す領域であ
ると、図７に実線で示すように、周波数のピークが極端
に高くなってしまう。これらに比べて、図６にで示す
領域に接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘとの比率を設定すると、
図７に破線で示すように軸系に発生する曲げ共振振幅が
平均的に抑えられる。従って、駆動軸６系に発生する曲
げ振動を効果的に低減させることができる。

【００１８】図８は、縦軸に最大曲げ共振ピークを取
り、横軸に接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘの比率を取った駆動
軸６の最大共振ピークの特性図である。この図からも接
着幅Ｙと軸線方向幅Ｘとの比率を０．５〜１倍の範囲に
設定すると、最大共振ピークが下がることが判る。

【００１９】このように、駆動軸６の最大共振ピークが
ダンパ装置１の装着によって低減されると、弾性体３に
対する負荷が低減されて、弾性体３の発熱量を抑えたり
弾性体３の破損が低減されることとなる。

【００２０】図９は、環状間隙ｈと曲げ振動の関係を示
す図である。縦軸は図５に示す振れ回り危険回転時にお
ける慣性体４の偏心による駆動軸６に発生する曲げ振動
（振幅）を示し、横軸は環状間隙ｈを示す。図９から環
状間隙ｈが３ｍｍ以下であると、危険回転時における曲
げ振動が低く、３ｍｍを過ぎると極端に曲げ振動が大き
くなることがわかる。

【００２１】駆動軸６が回転駆動すると、スペーサ１
１，１２と一体のプレート２が回転して弾性体３が図４
に示すように変形し、駆動軸６に発生する曲げ振動エネ
ルギーが弾性体３を介して慣性体４に伝達されて弛緩さ
れ、曲げ振動が低減される。仮に、ダンパ装置１の弾性
体３のバネ定数が低く、慣性体４の危険回転時の振れ回
りが大きくなった場合でも、図４に示すようにプレート
の外周端２Ｃが慣性体４の大内径部４Ａと接触して、慣
性体２の過度な偏心が抑え込まれる。この時、環状間隙
ｈは、３ｍｍ以下に設定されているので、慣性体４の偏
心による曲げ振動を低い領域で抑えることができる。従
って、駆動軸６の基端６Ａを支持するベアリング１０に
対する負荷や駆動軸６の先端６Ｂの振れ回りによるファ
ン等の破損を低減できる。

【００２２】また、大内周部４Ａはプレート２の外周端
２Ｃを覆っているので、弾性体３が疲労劣化等により破
損してプレート２から慣性体４が離れた場合でも大内周
部４Ａによってその円周方向への移動が妨げられて、周
辺部位の破損を低減することができる。

【００２３】図１０，図１１は、弾性体の変形例を示す
ものである。図１０に示す変形例１では、弾性体３０が
慣性体４の縦壁面４Ｃに対する接着幅Ｙと軸線方向幅Ｘ
との比率を０．５〜１倍の範囲に設定すると共に、プレ
ート２の外周端２Ｃも覆うようになっている。この場
合、環状間隙ｈは、大内周面周４Ａと弾性体３０の外周
面３０Ａとの間に設定する。このように外周端２Ｃを弾
性体３０で覆うと、プレート２の大内径部４Ａと外周端
２Ｃとの接触時の衝突音を低減することができ、ダンパ
装置５０の静粛性を高めることができる。

【００２４】図１１に示す変形例２では、弾性体３０で
外周端２Ｃを覆うと共に、大内径部４Ａにリング状の弾
性体３１を付設している。この場合、環状間隙ｈは、弾
性体３１の内周面３１Ａと弾性体３０の外周面３０Ａと
の間に設定する。このように弾性体３０，３１をプレー
ト２と慣性体４との間に介装させても、大内径部４Ａと
外周端２Ｃとの接触時の衝突音を低減することができ、
ダンパ装置５１の静粛性を高めることができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１，２記載の発明によれば、プレ
ートと慣性体との距離が離れる傾向となって弾性体の曲
げ方向へのバネ定数が形状的に低くなると共に、プレー
トの大内周面により慣性体の振れ回りが規制されるの
で、弾性体と慣性体とによるダンパ機能を作用させつ
つ、弾性体の偏心を抑えて曲げ振動を効果的に制振する
ことができる。特に、弾性体の縦壁面への接着幅を弾性
体のダンパ回転軸線方向の幅に対して１〜０．５倍に設
定すると、この効果が良くなる。

【００２６】請求項３記載の発明によれば、軸系の曲げ
振動エネルギーが弾性体を介して慣性体で弛緩されるこ
とで駆動軸系の回転のアンバランスが是正され、駆動軸
の耐久性、曲げ振動によるファンやその周部部材との接
触、あるいは、駆動軸の支持部まわりの応力を軽減で
き、軸系の耐久性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すダンパ装置の断面図で
ある。

【図２】ダンパ装置の構成を示す分解斜視図である。

【図３】ダンパ装置を装着する駆動軸系の概略構成図で
ある。

【図４】ダンパ装置の動作を示す拡大断面図である。

【図５】駆動軸の振れ回り危険回転数と振れ回り変位の
特性図である。

【図６】弾性体の接着幅と軸線方向幅の比率とダンパ装
置の曲げ固有振動数の関係を示す特性図である。

【図７】本発明のダンパ装置による制振効果を示す図で
ある。

【図８】弾性体の接着幅と軸線方向幅の比率に対する最
大曲げ共振ピークの特性図である。

【図９】慣性体と弾性体との隙間による曲げ振動の特性
図である。

【図１０】弾性体の変形例としてのダンパ装置の拡大図
である。

【図１１】更なる弾性体の変形例としてのダンパ装置の
拡大図である。

【符号の説明】

１，５０，５１ ダンパ装置 ２ 円盤状のプレート ２Ａ，２Ｂ 前後面 ２Ｃ 外周端 ３，３０ 弾性体 ４ 慣性体 ４Ａ 大内径部 ４Ｂ 小内径部 ４Ｃ 縦壁面 ５ エンジン冷却水ポンプ ６ 駆動軸 ７ カップリング ８ ファン Ｏ 回転軸線 Ｘ 軸線方向の幅 Ｙ 接着幅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円盤状のプレートと、 周方向の断面が略Ｌ字形状で大小の内径部を有するリン
   グ状の慣性体と、 上記慣性体の大内径部と小内径部との境界部に形成され
   た縦壁面と上記プレートの前後面のいずれか一方面との
   間に介在された弾性体とを備え、 上記慣性体の大内径部は上記プレートの外周端を覆って
   配置されると共に、上記弾性体の上記縦壁面への接着幅
   が、同弾性体のダンパ回転軸線方向の幅に対して同等ま
   たは小さいことを特徴とするダンパ装置。
2. 【請求項２】上記弾性体の上記縦壁面への接着幅が、上
   記弾性体のダンパ回転軸線方向の幅に対して１〜０．５
   倍としたことを特徴とする請求項１記載のダンパ装置。
3. 【請求項３】上記円盤状のプレートがエンジン冷却水ポ
   ンプの駆動軸と同軸上にカップリングを介してファンが
   装着される軸系に取り付けられたことを特徴とする請求
   項１または２記載のダンパ装置。