JPH10159905A - 回転軸用粘性ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランク軸などの回転軸に対して、捩じ
り振動の減衰機能に付加して、首振り振動をも制振でき
て、クランク軸部材の耐久性を向上できる回転軸用粘性
ダンパーを提供する。 【解決手段】 回転軸１の円周方向にリング状に連通し
て形成され、前記回転軸１と共に回転するダンパーケー
ス３内に、リング状の慣性体４を回転方向Ａ−Ａ’の運
動を許容するように嵌入すると共に、粘性流体６を封入
し、更に、前記慣性体４と共に回転し、かつ、前記回転
軸１の軸方向Ｂ−Ｂ’に移動可能なダンパーマス５を設
けてなる回転軸用粘性ダンパーとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輛用のエンジン
のクランク軸などの回転軸の捩じり振動を減衰するため
の回転軸用粘性ダンパーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車などのエンジンにおいては、エン
ジンのピストンに作用する爆発圧力による回転トルク
が、クランク軸に周期的に加えられるので、弾性体であ
るクランク軸が、エンジンの周期的なトルク変動につれ
て捩じり振動する。このクランク軸に働く変動トルクの
振動数とクランク軸系の固有振動数が一致すると共振が
生じ、振動振幅が急に増大して、クランク軸系の破損な
どを引き起こす。

【０００３】また、このトルク変動が駆動系に伝達され
ると、変速機歯車の歯打ち音や車室内のこもり音の原因
となるので、騒音対策上からもこの捩じり振動を減衰す
る必要がある。特に、近年のディーゼルエンジンの高速
・高出力化に伴って、大型ディーゼルエンジンでは、ガ
ソリンエンジンに比べ、発生トルクが大きく、また、ク
ランク軸の重量が増加してその固有振動数が低くなって
いることから、エンジンの常用回転数内で捩じり振動に
於ける共振が発生する危険性が高くなっている。

【０００４】そのため、クランク軸に用いる捩じりダン
パーは、クランク軸の耐久性を高めるために、制振能力
が小さいゴムダンパーから、粘性ゴムダンパを経て、更
に、制振能力の高い粘性ダンパへと変化してきている。
この粘性ダンパーは、例えば、図４に示すように、捩じ
り振動の振幅が大きくなるクランク軸１の前端部分に、
クランクプーリー10を介して接続されており、この粘性
ダンパーの従来技術の構造は、図３に示すように、クラ
ンク軸１と共に回転する環状の室を有するダンパーケー
ス３内に、このダンパーケース３に対して相対的に回転
可能な慣性体４を組み込み、更に、シリコンオイルなど
の粘性抵抗を有する粘性流体６を封入してあり、クラン
ク軸１に捩じり振動が発生すると、慣性力によって回転
している慣性体４とダンパーケース３との間に相対速度
を生じるので、この間に封入されている粘性流体６の粘
性摩擦により粘性抵抗を発生させて、制振効果を持つ減
衰力を得ることができるので、この減衰力をダンパーケ
ース３を介してクランク軸１に与えることにより、捩じ
り振動の減衰効果を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラン
ク軸には、回転方向の捩じり振動だけでなく、図４の矢
印Ｃ−Ｃ’方向である回転軸に垂直な方向の振動、即
ち、クランク軸１の前端が、図４の上下方向Ｃ−Ｃ’に
振動する、首振り振動が見られ、この首振り振動に従っ
て、粘性ダンパー２’の上部と下部はＢ−Ｂ’方向の回
転軸方向に逆位相で振動する。

【０００６】そして、これらの首振り振動が大きくなる
と騒音も増大するので、車内の振動及び騒音対策上から
も、この首振り振動を低減する必要があるが、従来技術
の粘性ダンパーにおいては、この首振り振動を減衰する
効果はない。本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ためになされたものであって、その目的は、クランク軸
などの回転軸に対して、捩じり振動の減衰機能に付加し
て、首振り振動をも制振できて、クランク軸部材の耐久
性を向上できる回転軸用粘性ダンパーを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る回転軸用粘性ダンパーは、回転軸の円周
方向にリング状に連通して形成され、前記回転軸と共に
回転するダンパーケース内に、リング状の慣性体を回転
方向の運動を許容するように嵌入すると共に、粘性流体
を封入し、更に、前記慣性体と共に回転し、かつ、前記
回転軸の軸方向に移動可能なダンパーマスを設けてなる
ものである。

【０００８】そして、前記ダンパーマスの前記回転軸の
軸方向の幅を前記慣性体の幅より小さく形成する。こう
すると、回転軸用粘性ダンパーの軸方向の幅の増加を防
止できる。更に、前記慣性体に、円周方向に分散配置し
た複数の貫通穴を設けて、前記ダンパーマスを貫入配置
する。

【０００９】その上、前記ダンパーマスに、実質的に前
記軸方向に貫通すると共に、オリフィスを有する流体通
路を設けると、オリフィス径などを変えることにより、
粘性抵抗を変えて減衰力を調節できるので、粘性ダンパ
ーの効果を最適化し易くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。本発明の粘性ダンパーは、図１に示
すように、回転軸１と共に回転する円板形状のダンパー
プレート13の外周部に、回転軸１の円周方向に連通する
リング状ないしドーナツ状の中空のダンパーケース３を
設け、このダンパーケース３内に、イナーシャリングと
呼ばれるリング状の慣性体４を、移動あるいは周回でき
るように、ベアリングメタル９を介して組み込んであ
り、更に、ダンパーケース３内に粘性抵抗を発生できる
シリコンオイルなどの粘性流体６を封入して、慣性体４
に粘性摩擦による減衰作用が生じるようにしている。

【００１１】そして、図１に示すように、前記リング状
の慣性体４に、実質的に回転軸１の軸方向Ｂ−Ｂ’に貫
通する貫通穴７を円周方向に分散して設けて、さらに、
この貫通穴７にベアリングメタル９’を嵌入し、この中
に円柱形状のダンパーマス５を貫入して、実質的に回転
軸１の軸方向Ｂ−Ｂ’に移動可能状態で配置する。この
ようなダンパーマス５は、慣性力に従って動き、回転軸
１が首振り振動する時に、慣性体４との間で相対運動を
行うので、粘性流体６の流体摩擦による軸方向の減衰力
を発生させることができる。

【００１２】そして、このダンパーマス５が慣性体４と
の間に相対運動を行えるようにするためには、軸方向Ｂ
−Ｂ’に移動可能な隙間を設ける必要があるが、これ
は、ダンパーマス５の運動範囲を考慮して、この厚みを
慣性体４の厚みより小さく形成すればよい。また、首振
り振動や捩じり振動に関するクランク軸１系の固有振動
数などの関係から、各ダンパーマス５の質量を大きくし
たい時には、断面積を大きくしたり、形状を例えば円周
方向に長径を持つ楕円形状にして質量を増加することも
できる。更に、ダンパーケース４の側面を外側に突出さ
せた凸形状に形成して軸方向Ｂ─Ｂ’の移動用の隙間を
設け、その分だけダンパーマス５の厚みを増してもよ
い。

【００１３】また、全部または一部のダンパーマス５
に、実質的に回転軸方向Ｂ−Ｂ’に貫通し、オリフィス
14を有する流体通路８を設けることによってと流体抵抗
を微調整し、減衰力を調整できる。そして、この粘性ダ
ンパー２は、図４に示すように、ダンパープレート13に
設けられた取り付け孔11に取り付けボルト12を挿入し
て、クランクプーリー10に固着することにより、クラン
クプーリー10を介して、回転軸であるクランク軸１に固
定される。

【００１４】以上のように、本発明の実施の形態を図１
を基に説明したが、これに限定するものではなく、例え
ば、図２（ａ）に示すように、慣性体４の両面に凹部７
ａを形成し、両側の凹部７ａに環状のダンパーマス５を
円周方向に分割して嵌入し、これらを連結棒で連結し
て、この連結棒を慣性体４に設けた貫通穴７に挿入して
軸方向に移動可能に支持してもよい。

【００１５】また、図２（ｂ）に示すように、慣性体４
の片面側にに凹部７ａを形成し、この凹部７ａにダンパ
ーマス５を嵌入し、ダンパーマス５に設けたガイド５ａ
を慣性体４に設けた貫通穴７に挿入して、軸方向に移動
可能に支持してもよい。更に、図２（ｃ）に示すよう
に、断面が半円状の貫通穴７を慣性体４の外周部に分散
配置して、ダンパーケース５の外周側の壁面との間で、
断面が半円状のダンパーマス５を保持してもよい。

【００１６】要するに、慣性体４内や慣性体４とダンパ
ーケース３の間、あるいはダンパーケース３内などの粘
性ダンパー内に、慣性体４と係合して、慣性体４と共に
回転し、かつ、実質的に回転軸１の軸方向Ｂ−Ｂ’に移
動可能なダンパーマス５を設ければよい。また、このダ
ンパーマス５の数は、図１では８個設けてあるが、この
８個に限定する必要は無く、幾つでもよく、またダンパ
ーマス５の個々の質量も同一である必要はないが、減衰
効果の最適化の面からは、同じ質量のダンパーマス５の
組を、粘性ダンパー２の軸芯２ｃに対して点対称の位置
に設けるのが好ましい。

【００１７】以上のような構造により、クランク軸１の
捩じり振動に対しては、慣性体４とそれと共に回転する
ダンパーマス５とが、従来技術と同様に減衰効果を発揮
する。つまり、捩じり振動が発生すると、慣性力によっ
て回転している慣性体４とダンパーマス５と、クランク
軸１に固定されているダンパーケース３との間に相対運
動が生じるので、この間に封入されている粘性流体６の
粘性摩擦による粘性抵抗が発生し、制振作用としての減
衰力をダンパーケース３を介してクランク軸１に与える
ので、捩じり振動を減少させることができる。

【００１８】そして、クランク軸１の首振り振動に対し
ては、ダンパーマス５が、それぞれ独立して回転軸１の
軸方向Ｂ−Ｂ’に往復運動することにより、即ち、図面
上側に位置したダンパーマス５がＢからＢ’方向へ移動
する時には、下側に位置したダンパーマス５がＢ’から
Ｂ方向へ移動することにより、首振り振動を減衰させる
粘性抵抗力を発生できるので、減衰効果を得ることがで
きる。この時、ダンパーマス５は、回転方向に回動自在
で，また、軸方向にも移動自在なので、両方向に対する
質量として機能し、両方向への減衰効果を発揮する。

【００１９】また、ダンパーマス５の数あるいは質量を
変化させることにより、首振り振動に関する粘性ダンパ
ーの固有振動数を変化させたり、ダンパーマス５や貫通
穴７の形状を、例えば、円柱から多角柱や楕円柱などに
変化させたり、ダンパーマス５の両端部の形状を、例え
ば、平坦面から円錐形状や半球形状の凸面形状、あるい
は、凹面形状などに変えたりすることにより、粘性流体
６が発生する粘性抵抗の大きさを変化させることができ
るので、それぞれエンジンの振動状態に対応して、最適
な減衰効果を得られる粘性ダンパー２を構成できる。

【００２０】更に、図１に示すように、ダンパーマス５
の内部に、実質的に回転軸方向Ｂ−Ｂ’に貫通し、オリ
フィス14を有する流体通路８を単数または複数個形成し
て、この流体通路８の数あるいはオリフィス14の径など
を変えることにより、粘性流体６が発生する粘性抵抗を
調整できるので、これによっても、減衰効果を最適化す
ることができる。

【００２１】従って、一つの粘性ダンパー２でクランク
軸１の捩じり振動と首振り振動を同時に抑制できるの
で、粘性ダンパー２やクランクプーリー10などのクラン
ク軸１に接続する各部材の振動も減少できる。そのた
め、各部材の振動応力を減少することができ、各部材の
耐久性を向上することができる。また、これらの振動に
起因するエンジンの振動及び騒音を低減することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によって、一つの粘性ダンパーで
クランク軸などの回転軸の捩じり振動及び首振り振動を
抑制できるので、回転軸系部材に発生する振動応力を小
さくでき、粘性ダンパーを含む回転軸系部材の耐久性能
を向上できると共に、これらの振動に起因する騒音を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の粘性ダンパーを示す構造
図であり、（ａ）は、正面の部分断面図であり、（ｂ）
は側面断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態の貫通穴とダンパーマ
スを示す部分構造図であり、（ａ）は、両面凹部の例で
あり、（ｂ）は片面凹部の例であり、（ｃ）は、半円状
の例である。

【図３】従来技術の粘性ダンパーを示す構造図であり、
（ａ）は、正面の部分断面図であり、（ｂ）は側面断面
図である。

【図４】粘性ダンパーの組付け状態を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ … 回転軸（クランク軸） ２，２’… 粘
性ダンパー ３ … ダンパーケース ４ … 慣性体
（イナーシャリング） ５ … ダンパーマス ６ … 粘性流
体（シリコンオイル） ７ … 貫通穴 ８ … 流通通
路 ９．９’… ベアリングメタル 10 … クラン
クプーリー 11 … 取り付け孔 12 … 取り付
けボルト 13 … ダンパープレート 14 … オリフ
ィス Ａ−Ａ’… 回転方向 Ｂ−Ｂ’… 軸
方向 Ｃ−Ｃ’… 上下方向（首振り方向）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 直樹 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番地１ 号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸（１）の円周方向にリング状に連
   通して形成され、前記回転軸（１）と共に回転するダン
   パーケース（３）内に、リング状の慣性体（４）を回転
   方向（Ａ−Ａ’）の運動を許容するように嵌入すると共
   に、粘性流体（６）を封入し、更に、前記慣性体（４）
   と共に回転し、かつ、前記回転軸（１）の軸方向（Ｂ−
   Ｂ’）に移動可能なダンパーマス（５）を設けてなる回
   転軸用粘性ダンパー。
2. 【請求項２】 前記ダンパーマス（５）の前記回転軸の
   軸方向（Ｂ−Ｂ’）の幅を前記慣性体（４）の幅より小
   さく形成した請求項１記載の回転軸用粘性ダンパー。
3. 【請求項３】 前記慣性体（４）に、円周方向に分散配
   置した複数の貫通穴（７）を設けて、前記ダンパーマス
   （５）を貫入配置した請求項１または２記載の回転軸用
   粘性ダンパー。
4. 【請求項４】 前記ダンパーマス（５）に、実質的に前
   記軸方向（Ｂ−Ｂ’）に貫通すると共に、オリフィス
   （14）を有する流体通路（８）を設けた請求項１〜３の
   いずれかに記載の回転軸用粘性ダンパー。