JPS61149635A - 内燃機関用クランクプ−リ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、内燃機関用クランクプーリに係り、内燃機関
の補機駆動装置であるクランクプーリを改良し、特に内
燃機関のねじシ振動を軽減するに好適な内燃機関用クラ
ンクプーリに関するものである。

〔発明の背景〕

従来の内燃機関のねじシ振動低減手段としては、例えば
実開昭５７−１０９３４７号公報に記載されているよう
に、粘性摩擦による振動減衰力を利用したものがある。

このような吸振器の振動低減能力について単純にモデル
化して検討してみると以下のようになる。

上記の先行技術で４、吸振器となる弾性部材を、クラン
クプーリのプ°−リハブとダンパディスク部との２個所
に備えているが、基本的には１個の吸振器で考えてよい
。

内燃機関の運動部分全体を１個の回転質量に等価し、そ
の等価回転質量に１個の吸振器がばねとダッシュポット
を介して取付けられているとする。

通常の自動車用内燃機関では、主質量である等価回転質
量と吸振器質量との比、振動工学でいう質量比は約１／
２０である。そこで、質量比１／２０、固有振動数比１
について、減衰比ζを王道りに変えて共振曲線を計算す
ると第８図のようになる。

第８図は、粘性減衰式吸振器を有する質量の共振曲線の
例を示す線図で、横軸に振動数比ω／ωい縦軸に動倍率
ａ／δ、、をとり、減衰比ζ＝０を破線、ζ＝０．１を
実線、ζ＝　０．３２を一点鎖線で示している。ここに
、ω：周期的外力の角振動数、ωａ　：単振子の固有振
動数、ａ：振幅、δ、ｔ：静たわみである。

第８図によれば、共振点付近の比較的広い範囲にわたっ
て動倍率が２以上となっており、実線で示す減衰比ζ＝
０．１のときでも最大振幅に静たわみの約９倍に達して
いることがわかる。固有振動数比を最適化しても前述の
ように質量比が１／２０のため最大振幅を静たわみの６
．４倍程度までしか下げることができない。

このように、従来の内燃機関のねじり振動低減手段では
、吸振器を含んだ系の振動特性によって振幅が増大する
周波数帯域が必ず存在する。

一方、内燃機関の特性として機関の点火周期を基本周期
とする機関回転数の整数倍あるいは整数分の一倍の周期
的変動トルクが回転部分に作用する。すなわち、動力伝
達系に対して、車速の変化に対応して周波数の変化する
変動外力が作用するため、従来の振動低減法では機関の
使用される回転数範囲で振動が増加する部分が必ず存在
し、振動低減手段として不十分な点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の根本的な問題、すなわち内燃
機関を有する動力伝達系に粘性摩擦式振動減衰器を取り
付けた場合、ある回転数範囲では必ずねじり振動振幅の
動倍率が１より大きくなることが避けられない点を解決
するためになされたもので、全回転数範囲にわたってね
じり振動振幅を低減でき、かつ、内燃機関の構造に大幅
な変更を加えずに取付けうる動吸振器を具備した内燃機
関のクランクプーリの提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る内燃機関用クランクプーリの構成は、内燃
機関のクランク軸端に固着され、補機を駆動するために
用いられる内燃機関用クランクプーリにおいて、当該ク
ランクプーリのボス部、７う７２部および外輪部によっ
て形成される空間領域内に、前記ボス部、フランジ部ま
たは外輪部のいずれかの部分に装着されて上記内燃機関
の機関回転数に比例するクランク軸の振動を吸収しうる
１個または複数個の遠心振子からなる動吸振器を設けた
ものである。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

内燃機関では、気筒内の圧力変化と、ピストンの運動を
クランク軸の回転運動に変換する機構の特性により、点
火周期を基本周期とする、機関回転数に比例する周期的
変動トルクがクランク軸に作用する。このような機関回
転数に比例する変動トルクを吸収する手段として遠心力
場に置かれた振子の運動を利用する方法があり、日本機
械学会論文集第６巻２４号（昭和１５年８月）に理論解
析結果が示されている。その理論の内容を以下に概略説
明する。

すなわち、微少振動の範囲では、重力場における単振子
の固有振動数ω、は単振子の長さをｔ１重力加速度をｇ
とするとω、＝７ｉフｌとなる。

この単振子を回転体の回転中心からｒの距離に取付けて
Ωなる角速度で回転体を回転させると単振子１ｔｌｒΩ
２なる遠心力場に置かれることになる。

したがって、この単振子の固有振動数ω工は前記式中の
重力加速度ｇの代りにｒΩ２を代入した値、すなわちω
、＝Ｖ７フ７・Ωとなり固有振動数が回転体の角速度に
比例することになる。

この比例定数はＶＴワ７であるから、ｒ＝ｌ−とすれば
、固有振動数が角速度に一致し、ｒ　＝　４１とすれば
、固有振動数が角速度の２倍に一致する。

従来は、このような原理に基づく動吸振器の応用は、は
とんどが航空機用星形発動機に限られており、動吸振器
の取付は位置も機関のクランクケース内部となっていた
。これを単純に自動車用の列形内燃機関に適用しようと
すると、現在の構造を大幅に変更しなくてはならないう
え寸法が増大してしまう。

また、クランクケース内部では、吸振器の破損、例えば
単振子の軸受が損傷した場合の交換が非常に困難である
。

さらに、自動車の主動力伝達径路の振動系を詳細に考え
てみると、こ）Ｌは列形内燃機関の各気筒ごとの等価回
転質量、変速機内部の歯車、差動製内 チク歯車、車輪等の非常に多数の回転質量を有する多自
由度のねじり振動系であるが、この中でクランクプーリ
部は、補機と通常はベルトで結合されている。ベルトの
等価ねじりばね定数は、上記主動力伝達径路中の各部の
ばね定数にくらべて非常に小さいため、実質的には、ク
ランクプーリは主動力伝達径路の自由端となる。励振力
を発生する部分は各気筒ごとの等価回転質量であるから
、クランクブーＩＪ　［励振源に最も近接した自由端と
なり、ここに振動減衰手段を取付けることが効果的であ
ることは明らかである。

先に述べた従来技術の実開昭５７−１０９３４７号公報
記載のものも、クランクプーリに振動減衰手段を取付け
ている。

また、前述のように単振子の長さｔと取付位置から回転
中心までの距離ｒによって単振子の固有振動数、すなわ
ち振動を吸収しうる点の機関回転数に対する比が決定さ
れるからクランクプーリのフランジ面を利用すれば、内
燃機関の気筒数によって異なる種々のトルクハーモニツ
クスのうち振幅の大きなものなど、特に吸振したい複数
個の励振力を吸収することができ、動吸振器が破損した
場合も、修理あるいは交換を容易に行うことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第７図を参照し
て説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る内燃機関用ク
ランクプーリの側面断面図、第２図は、第１図の遠心振
子部の正面図、第３図は、他の実施例に係る遠心振子の
正面図である。

第１図において、１は、４気筒４サイクル内燃機関ツク
ランクシャフトの前端部を示し、２は、図示しないキー
によって前記クランクシャフト１に相対回転不能に嵌着
されたクランクプーリで、ボルト３およびワッシャ４に
よりクランクシャフト１から抜けないように固定されて
いる。

２１はクランクプーリ２のボス部、２２はフランジ部、
２３は外輪部、２４はプーリ溝部である。

フランジ部２２には、クランクシャフト１の軸心０−０
からＲの距離で、互いに１８０°離れだ位置にピン５が
２本圧入固定されており、当該ピン５には各々針状コロ
軸受７を圧入された動吸振器に係る遠心振子６ａおよび
６ｂが回転自在に支持されている。

遠心振子６ａおよび６ｂは、それぞれ偏心した円筒状に
形成されておシ、その重心（第１図における×印）Ｇ、
、Ｇｂの回転中心からの距離ｒ１゜ｒｂは、それぞれ となっている。

このように遠心振子６ａおよび６ｂは、クランクプーリ
２のボス部２１，７ランジ部２２．外輪部２３によって
形成される空間領域内に位置している。

クランクプーリ２の外輪部２３には円板状のカバー８が
ねし止めされ、前記クランクプーリ２のボス部２１，７
ランジ部２２．外輪部２３によって形成される空間の開
口面を閉鎖するとともに、このカバー８およびスラスト
メタル１０によって、前記遠心振子６ａおよび６ｂがビ
ン５から抜は出さないように構成されている。

遠心振子６ａおよび６ｂ（総称して６）は、第２図に示
すように、偏心円筒状になっておシ、肉厚の厚い側の円
周上の半径方向に、重心位置調整用のねじ９がねじ込ま
れており、このねじ９のねじ込み深さを調整することに
よシ、前記のＲ２ｒ、″またＦｌ　ｒ　ｂの加工誤差に
基づく偏差を除去し、動吸振器として必要な関係である を保持できるように構成されている。

この動吸振器として遠心振子５ａ、５ｂに必要な条件と
なる前記（１）、（２）式について説明を補足する。

本実施例の４気筒サイクル内燃機関では、燃焼爆発回数
がクランクシャフト１の１回転毎に２回行われる。すな
わち、点火周期を基本周期とする、機関回転数に比例す
る周期的変動トルクが、クランク軸１回転に２回出てく
る。この周期的変動トルクに係るねじり振動を打ち消す
のが動吸振器の役割である。クランクシャフトが共振す
るとき、動吸振器が共振して結果的にねじり振動を吸振
すればよい。

燃機関に発生する回転２次の変動トルクを吸収し、４次
の変動トルクを吸収するもので、本実施例の遠心振子か
らなる動吸振器によって全回転速度範囲にわたって吸振
が可能となるものである。

なお、本実施例では、４気筒４サイクル内燃機関のクラ
ンクプーリに設けた遠心振子式動吸振器の例を説明した
が、他の複数気筒複数サイクルの内燃機関については、
（１）　、　（２）式の条件を変えて機関回転数に比例
するクランク軸の振動を吸収しつる遠心振子を設定すれ
ばよいことはいうまでもない。

また、遠心振子は、第３図に示すように、ビン５／に回
転自在に支持された錘６′とし、針状コロ軸受を用いず
、ビン５′の外径より、錘６１に設けられた支持用穴の
内径６′ｄを大きく形成した構成のものでもよい。

第１図ないし第３図に示した実施例によれば、内燃機関
の主伝動径路全体の低次の固有振動数と変動トルクの共
振によって自動車に発生するいわゆるしゃくり現象や高
次の固有振動数との共振によって発生する騒音の増加等
を防ぐことができる。

また、動吸振器の場合、それ自身が振動することにより
動吸振器が損傷を受ける危険性があるが、そのような場
合も、本実施例では、周囲の機器に被害を与える危険性
が小さく、かつ、修復が容易である。

さらに１クランクプーリのねじり振動が低減されること
により補機駆動径路および補機の寿命向上が図れるとい
う効果がある。

次に、本発明の他の実施例を第４図ないし第６図を参照
して説明する。

第４図は、本発明の他の実施例に係る内燃機関用クラン
クプーリの正面図、第５図は、第４図の側面断面図、第
６図は、そのクランクプーリに設けた振子の斜視図であ
る。

第４図ないし第６図において、２人は、図示しないクラ
ンクシャフトに固着されるクランクプーリ、２１Ａはボ
ス部、２２Ａはフランジ部、２３Ａは外輪部、２４ＡＪ
ｄプ一リ溝部である。

ボス部２１Ａの外周には円周方向等間隔に複数個（ここ
では５個）の放射状溝２１．ａが形成されており、これ
ら溝２１ａは外周面と接する個所を面取りされている。

また、ボス部２１Ａの端面には内周状の溝２１ｂが形成
されている。

放射状溝２１ａには、第６図に示すように、可撓性部材
に係る板ばねｌｌａおよび錘１１ｂを一体に組付けてな
る振子１１（１に１，１１−２゜１１−３．１１−４．
１１−５の総称）が挿着されておシ、振子１１の切欠き
ＩＩＣは、放射状溝２１ａに板ばねｌｌａが一人された
とき、前記円周溝２１ｂと一致するようになっている。

円周溝２１ｂにハリング１２がボス部２１Ａの端面から
嵌め込まれており、このリング１２によって板ばねｌｌ
ａの円周方向への抜は出しが防止されている。

また、リング１２の円周溝２１ｂからの脱落を防止する
ようにカバ８Ａが図示しないねじによって外輪部２３Ａ
ないしプーリ溝部２４Ａに取付けられている。

なお、前記の溝２１ａに設けた面取り部は、板はねｌｌ
ａの撓みを許容する役割をなすものであると共に、この
面取り部の形状を適切なものとすることにより、通常の
遠心振子で避けられない振幅が大きくなった場合に固有
振動数が回転角度に比例しなくなる欠点を解消できる。

このような構成によシ、クランクプーリ２人のボス部に
板はね振子式の動吸振器を複数個取付けることができ、
これら動吸振器に係る振子１１−１゜１１−２．１１−
３．１１−４．１１−５は、クランクプーリ２人のボズ
部２１Ａ１フランジ部２２Ａ１外輪部２３Ａによって形
成される空間領域内に位置する。

この板ばね式の振子１１は、内燃機関の主伝動系が振動
していないとき、すなわち中立点におけるクランク軸回
転中心と各振子１１−１ないし１１−５の各重心とを結
ぶ距離と、轟該各振子の質量との積を一定に構成したも
のである。

したがって、各振子のクランクシャフトに及ぼす不つシ
合い慣性力をほぼ完全に打ち消すことができる。

第４図ないし第６図の実施例によれば、先の第１図ない
し第３図の実施例による効果と同様の効果が期待できる
。

次に、第７図は、本発明のさらに他の実施例に係る内燃
機関用クランクプーリの正面図である。

第７図の実施例は、クランクブーＩＪ　２　Ｂの外輪部
２３Ｂの内周２５Ｂ側に、面取シを施した放射状溝１３
が設けてあり、倒立式の振子１４（１４−１，１４−２
，１４−３，１４−４゜１４−５の総称）を挿着したも
のでおる。

この振子１４は、第７図に示すように、可撓性部材に係
る板ばね１４ａおよび錘１４ｂを一体に組付けてなるも
のである。

第７図の実施例によれば、先の各実施例と同様の効果が
期待されるほか、この倒立式の振子は、クランクプーリ
２Ｂの回転時、遠心力で外方向へ押圧されるので、脱出
防止用す／グ等を必要としない利点があり、組立や保守
修復がいっそう容易となる特有の効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、内燃機関のり２／
り軸の全回転数範囲にわたってねじシ振動振幅を低減で
き、かつ、内燃機関の構造に大幅な変更を加えずに取付
けうる動吸振器を具備した内燃機関のクランクプーリを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に、本発明の一実施例に係る内燃機関用クランク
プーリの側面断面図、第２図は、第１図の遠心振子部の
正面図、第３図は、他の実施例に係る遠心振子の正面図
、第４図は、本発明の他の実施例に係る内燃機関用クラ
ンクプーリの正面図、第５図は、第４図の側面断面図、
第６図は、そのクランクプーリに設けた振子の斜視図、
第７図は、本発明のさらに他の実施例に係る内燃機関用
クランクプーリの正面図、第８図は、粘性減衰式吸振器
を有する質量の共振曲線の例を示す線図である。 １・・・クランクシャフト、２，２Ａ、２Ｂ・・・クラ
ンクプーリ、５．５’−・・ピン、６，６ａ、６ｂ・・
・遠心振子、６′・・・錘、６′ｄ・・・内径、７・・
・針状コロ軸受、８，８Ａ・・・カバー、９・・・ねじ
、１１゜１１−１．１１−２．１１−３．１１−４゜１
１−５・・・振子、ｌｌａ、１４ａ・・・板ばね、１１
ｂ、１４ｂ・・・錘、１２・・・す／グ、１３・・・放
射状溝、１４．１４−１．１４−２．１４−３゜１４−
４．１４−５・・・振子、２１，２１Ａ・・・ボス部、
２１ａ・・・放射状溝、２２，２２Ａ・・・７う７９部
、２３，２３Ａ、２３Ｂ・・・外輪部、２４゜酩１図 り（ 鰻２０ 第Ｊ口 嘉Ｓ囚 ｊ′７０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のクランク軸端に固着され、補機を駆動す
   るために用いられる内燃機関用クランクプーリにおいて
   、当該クランクプーリのボス部、フランジ部および外輪
   部によつて形成される空間領域内に、前記ボス部、フラ
   ンジ部または外輪部のいずれかの部分に装着されて上記
   内燃機関の機関回転数に比例するクランク軸の振動を吸
   収しうる１個または複数個の遠心振子からなる動吸振器
   を設けたことを特徴とする内燃機関用クランクプーリ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、クラン
   クプーリのボス部、フランジ部および外輪部によつて形
   成される空間の開口面を円板によつて閉鎖するように構
   成したものである内燃機関用クランクプーリ。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、遠心振
   子は、クランクプーリのフランジ部に嵌着されたピンに
   、軸受を介して回転自在に支持されたものである内燃機
   関用クランクプーリ。 ４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、遠心振
   子は、クランクプーリのフランジ部に嵌着されたピンに
   回転自在に支持された錘であつて、この錘に設けられた
   支持用穴の内径は、前記ピンの外径より大きく形成した
   ものである内燃機関用クランクプーリ。 ５、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、遠心振
   子は、一端に錘を取付けた可撓性部材の他端を、クラン
   クプーリのボス部の外周またはクランクプーリの外輪部
   の内周に設けた放射状の溝に挿着したものとし、前記放
   射状の溝には前記可撓性部材の撓みを許容しうる面取り
   部を設けたものである内燃機関用クランクプーリ。 ６、特許請求の範囲第３項または第４項記載のもののい
   ずれかにおいて、遠心振子の重心位置を調整可能に構成
   したものである内燃機関用クランクプーリ。 ７、特許請求の範囲第５項記載のものにおいて、この系
   が振動していない中立点におけるクランク軸回転中心と
   各遠心振子の重心とを結ぶ距離と、当該各遠心振子の質
   量との積を一定に構成したものである内燃機関用クラン
   クプーリ。