JP2000314450A

JP2000314450A - ダンパ装置

Info

Publication number: JP2000314450A
Application number: JP11161444A
Authority: JP
Inventors: Susumu Numajiri; 進沼尻
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP3984395B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性及び信頼性が優れた捩り振動低減用の
ダンパ装置を提供する。【解決手段】エンジンのクランク軸等、捩り振動が生
起する回転軸に装着されるダンパ装置であって、断面形
状がコ字状をなすケーシングと、同ケーシングの開口端
に液密に装着される環状カバーと、上記ケーシング及び
環状カバー内部の閉空間内に収容された環状慣性体と、
上記閉空間内に封入されたシリコンオイルとからなるビ
スカスダンパにおいて、ケーシングの外側面に夫々半径
方向両端部が開口した溝によって隔てられ半径方向に延
在した多数の冷却フィンを設ける。各冷却フィンには、
回転軸線を中心とした同一円周上に、夫々溝内に膨出し
た略円形又は長円状のボス部を設け、ケーシングの静的
バランスをとるバランス孔を、必要個所のボス部に穿設
する。冷却フィンの半径方向中央部分における溝幅Ｗと
冷却フィンの高さＨとの比Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用エンジンの
クランク軸等、捩り振動を生起する回軸に装着されて捩
り振動を低減するダンパ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンのクランク軸に装着され
て捩り振動を低減するダンパ装置として、回転軸に固着
されて同回転軸と一体に回転すると共に外周部に環状溝
を備えたケーシングと、同ケーシングの環状溝の開口端
に装着され同環状溝と協働して環状の閉空間を形成する
環状カバーと、上記環状閉空間内にその内壁面との間に
小間隙を存し挿入された環状の慣性リングとを備え、上
記環状閉空間と慣性リングとの間に高粘度液体、通常は
シリコンオイルを封入した所謂ビスカスダンパにおい
て、上記ケーシングの外側面に半径方向に延在した多数
の冷却フィンを設けて、封入されたシリコンオイルの高
温による早期劣化を防止することを意図したダンパ装置
が、例えば、特開平６−２６４９７３号公報に開示され
ている。（以下、場合により上記公報所載の装置を、既
提案のダンパ装置という）

【０００３】上記既提案のダンパ装置の構造の概略を、
図１１の断面図及び図１２の部分的正面図について説明
すると、総括的に符号１０で示したダンパ装置は、断面
形状がコ字状をなす環状のケーシング１２を備え、同ケ
ーシングの半径方向内方の周壁には、同ケーシング１２
をエンジンのクランク軸に同軸的に固着する取付ボルト
を挿通させる複数のボルト孔１４を備えたフランジ部１
６が一体的に形成されている。ケーシング１２の環状開
口端には、環状のカバー１８が、かしめ、溶接等の固着
手段によって液密に固着される。ケーシング１２と上記
環状カバー１８とによって、断面形状が略長方形をなす
環状の閉空間２０が限界され、同環状閉空間２０内に、
ケーシング１２及び環状カバー１８の内壁面に対し小間
隙を存して、鋳鉄等鉄系材料で作られた環状の慣性体２
２が自在に相対回転し得るように挿入されている。

【０００４】上記慣性体２２は、適宜の樹脂材料で作ら
れたベアリング部材２４を介して環状の閉空間２０内に
支持されており、ケーシング１２及び環状カバー１８の
内壁面と、慣性体２２の外周面との間の小間隙内には、
高粘度液体、通常はシリコンオイルが封入され充填され
ている。上記ケーシング１２の外側面に、図１２に良く
示されているように、半径方向に延在する複数の冷却フ
ィン２６が設けられ、同冷却フィンの半径方向の外側端
又は内側端（図では前者が示されている）は環状の仕切
壁２８に連結され、また冷却フィン２６相互間には、冷
却空気が半径方向外方に流れる溝３０が設けられてい
る。さらに、上記仕切壁には、回転体としてのケーシン
グ１２の静的バランスをとるためのバランス孔３２が、
必要に応じて、円周上の適宜位置に適数個穿設されてい
る。

【０００５】上記既提案のダンパ装置では、冷却フィン
２６の外側端（又は内側端）が環状の仕切壁２８によっ
て仕切られ堰として作用するため、ケーシング１２の回
転時に、遠心力によって溝３０内を半径方向に流れる冷
却風の流量が少ないこと、及び冷却フィン２６の個数が
少なく中心角にして２２．５度の間隔を存して配置され
ていて全周で１６個に過ぎず、またその高さＨに対して
冷却フィン２６の半径方向中央部分における溝３０の円
周方向の幅Ｗが極めて大きく、比Ｗ／Ｈが略４．５であ
って非常に大きく、冷却フィン２６及び溝３０の合計熱
交換表面積が小さいこと等の理由から、ケーシング１２
の放熱能力が小さく、封入されたシリコンオイルの特性
が比較的早期に劣化して、ダンパ装置１０の耐久性及び
信頼性が不十分である。また、冷却フィン２６の外側端
又は内側端が環状の仕切壁２８によって連結されている
ため、不平衡重量を除去するためにバランス孔３２をド
リル切削により低コストで実施し得る利点はあるが、バ
ランス孔３２を設けた部分以外の仕切壁２８が無駄な重
量となるので、ダンパ装置１０全体としての重量が増大
し、かつ上記無駄重量の増大のため制振機能が劣る不具
合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記既提案
のダンパ装置の上述した種々の問題点を改善して、放熱
性能が優れ、従って封入されたシリコンオイル等高粘度
液体の早期劣化を効果的に防止して耐久性及び信頼性を
向上することができ、しかも軽量で高速回転体として必
要なバランス取り作業を低コストで容易に行なうことが
でき、さらに無駄な重量が少なくて制振機能が優れたビ
スカスダンパ装置を提供することを、主たる目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたもので、回転軸に固着されて同
回転軸と一体に回転し外周部分に環状溝を備えたケーシ
ングと、同ケーシングの環状溝の開口端に装着され同環
状溝と協働して環状の閉空間を形成する環状カバーと、
上記環状空間内にその内壁面との間に小間隙を存し挿入
された環状の慣性体と、上記環状閉空間と慣性体との隙
間に封入された高粘度液体と、上記ケーシングの外側面
に夫々半径方向に延在して形成され内外両端部が開口し
た複数個の溝及び上記溝により円周方向に離隔して形成
された複数個の冷却フィンとを備え、上記各冷却フィン
に上記溝内に膨出したボス部が夫々形成されたことを特
徴とするダンパ装置を提案するものである。

【０００８】本発明においては、上記冷却フィンのボス
部が、上記回転軸軸線を中心とした同一円周上に配設さ
れると共に、同冷却フィンの上記溝の底面からの高さを
Ｈとし、かつ同冷却フィンの半径方向中央位置における
溝の幅をＷとしたとき、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設定
されることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施形態を
図１ないし図１０について具体的に説明する。（なお、
図１１及び図１２に示した既提案のダンパ装置と実質的
に同一又は対応する部材及び部分には、同一の符号を用
いる。）先ず、図１の断面図及び図２の部分的正面図に示された
第１の実施形態においては、環状カバー１８と協働して
慣性体２２を収容すべき環状の閉空間２０を形成するケ
ーシング１２の外側面に、半径方向に延在する多数の冷
却フィン２６が設けられ、冷却フィン２６相互間には半
径方向の内端部及び外端部が夫々開口した溝３０が設け
られている。上記冷却フィン２６は、内側半径Ｒ_１から
外側半径Ｒ_２にわたって延び、その半径方向中央位置、
即ち半径Ｒ_３の円周上における溝３０の溝幅Ｗ及び冷却
フィン２６の高さＨは、ケーシング１２が回転している
稼働状態において、上記溝３０内をなるべく多量の冷却
流体即ち雰囲気内の空気が流れ、かつ主として冷却フィ
ン２６及び溝３０の表面からなる放熱面積が十分に大き
く確保されると共に、好ましくは、アルミニウム合金鋳
造品として製造される（勿論、鋳鉄等で作られることも
ある）ケーシング１２の製造技術上の観点（鋳巣等鋳造
欠陥を有しない健全な鋳造品を合理的コストの範囲内で
製造する等）を勘案して、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０の範
囲に設定される。

【００１０】上記比Ｗ／Ｈが２．０を越える領域では、
放熱面積が不足して十分な冷却効果が得られず、Ｗ／Ｈ
が１．０未満の領域では、冷却フィン２６の配置ピッチ
がフィン高さＨに対し小さ過ぎて十分な冷却空気の流量
が得られず、また健全な鋳造品を得ることが難しいの
で、上記範囲が有利である。一例として図示の実施形態
では、冷却フィン２６は、中心角にして１０度の等間隔
を存し全周で３６個設けられているが、通常のトラック
用ディーゼルエンジンのクランク軸に装着されるダンパ
装置１０の場合、冷却フィン２６は、２８〜４８個（中
心角にして約１２．９度〜７．５度）の範囲とすること
が、製造技術上及び放熱性能の観点から適当である。ま
た、各冷却フィン２６の半径方向外周近傍には、溝３０
内に膨出して溝幅を部分的に狭くする略円形をなすボス
部３４が回転軸線Ｏ−Ｏを中心とした同一円周上に夫々
配設され、同ボス部には、ケーシング１２に不平衡重量
が存在する場合、静的バランスをとるためのドリル穴３
２が必要に応じ穿設される。

【００１１】図３は、本発明の第２の実施形態を示すダ
ンパ装置１０のケーシング１２を示す図２同様の部分的
正面図である。この実施形態では、冷却フィン２６に設
けられ溝３０内に膨出するボス部３４が、半径方向に長
円状をなす形状に形成されている点を除き、その他の構
成は上記第１実施形態と実質的に同一である。また、図
４は本発明の第３の実施形態を示すケーシング１２の部
分的正面図である。この実施形態では、冷却フィン２６
に設けられる略円形をなすボス部３４が、各冷却フィン
２６の半径方向長さの中央部即ち半径Ｒ_３よりやや内方
に配置されている点が第１実施形態と異るが、その他の
構成は実質的に第１実施形態と同様である。なお、第２
及び第３実施形態の双方とも、ボス部３４は、回転軸線
Ｏ−Ｏを中心とする同一円周上に配置され、これらボス
部３４自体が不平衡重量を形成しないように設けられて
いる。

【００１２】上記第１、第２及び第３実施形態に共通
に、ケーシング１２の外側面に半径方向に延在した多数
の冷却フィン２６が設けられ、各冷却フィン２６間に形
成された溝３０が、夫々の半径方向内端部及び外端部が
開放されて半径方向に連続した通路を形成しているの
で、前記既提案のダンパ装置のように、冷却フィンの半
径方向外端部分又は内端部分を連結する仕切壁を設けた
ものに較べ、ケーシング１２の回転に伴ない遠心力によ
って溝３０内を半径方向外方に流れる空気流量が増大す
ることと、各冷却フィン２６に溝３０内に膨出したボス
部３４が設けられ、同ボス部３４の部分で溝３０の通路
形状が変化するために熱伝達上好ましい旺盛な渦流が発
生することと、上述したように冷却フィン２６の高さＨ
と、同冷却フィンの半径方向中央部における溝３０の幅
Ｗとを、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０の範囲に設定すること
とによって、優れた放熱性能を得ることができる。

【００１３】図５は、ケーシング１２の外側面に冷却フ
ィン２６を設けない場合のダンパ装置１０の熱伝達率を
α_０とし、冷却フィン２６を設けた場合の熱伝達率をα
として、α／α_０を縦軸にとり、横軸に冷却フィン２６
の半径方向中央部における溝３０の幅Ｗとフィンの高さ
Ｈとの比Ｗ／Ｈをとって、両者の関係を示した線図であ
る。図中に実線で示した曲線Ｘ_１が上記第１実施形態の
ダンパ装置を示し、α／α_０＝１．４５〜１．６５であ
るのに対し、図中点線で示した曲線Ｘ_２は、既提案のダ
ンパ装置において図１１に示したように冷却フィン２６
の外周部分に仕切壁２８を設けた場合を示し、α／α_０
＝１．１５〜１．３であり、第１実施形態のダンパ装置
が、既提案のダンパ装置より熱伝達率が大幅に向上して
いることが明らかである。また、曲線Ｘ_１、Ｘ_２の何れ
においても、Ｗ／Ｈが１．０〜２．０の領域で熱伝達率
が優れていることが明らかである。なお、上記第２及び
第３実施形態に係るダンパ装置１０のα／α_０は、上記
第１実施形態と略同等であり、既提案のダンパ装置にお
いて、冷却フィン２６の内方端を環状の仕切壁で接続し
た場合は、α／α_０が曲線Ｘ_１とＸ_２の中間の位置する
ことが認められた。

【００１４】次に、図６は、上記第１ないし第３実施形
態において、冷却フィン２６の個数とダンパ装置の温度
上昇量ΔＴとの関係を、前記トラック用ディーゼルエン
ジンのクランク軸に装着されるダンパ装置について調べ
た結果を示すものである。図中の曲線Ｙで示すように、
冷却フィン２６の個数が少なく放熱面積が小さいときに
温度上昇量が大きく、フィン数が２８〜４８個の範囲で
十分に低い温度上昇量となり、４８個以上では温度上昇
量が略サチュレートしてフィン数増加の放熱効果が略
一定となるので、ケーシング１２の鋳造用型の複雑化、
鋳造品質の低下等も考慮すると冷却フィン数は２８〜４
８個の範囲が有利であることが確認された。

【００１５】この種のダンパ装置１０では、その閉空間
２０内に慣性体２２が収容されると共にシリコンオイル
が封入され、捩り振動が発生したとき、慣性体２２がシ
リコンオイルの剪断変形を伴ないながらケーシング１２
及び環状カバー１８に対し相対回転することにより、捩
り振動が低減される。このときシリコンオイルに吸収さ
れた振動エネルギーが熱に変換され、その熱は、主とし
てケーシング１２及び冷却フィン２６、環状カバー１８
等の表面から外気に放散されるので、シリコンオイルの
粘度特性、長期間稼働時の粘度変化特性が重要である。
そこで、上記第１ないし第３実施形態に示したダンパ装
置１０では、好ましくは、粘度が３０万ｃｓｔ±１０％
（ａｔ２５℃）であって、制振機能上重要な動的剪断弾
性係数Ｇ′＝０．１６〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２（ダンパ
装置のばね定数Ｋ_ｄに関係する）、動的粘性係数μ′＝
（１．５〜１．９）×１０^−４ｋｇｆ．ｓ／ｃｍ^２（ダ
ンパ装置の減衰係数Ｃ_ｄに関係する）のシリコンオイル
が使用されることが好ましい。

【００１６】図７は、ダンパ装置、例えば図１及び図２
に示したダンパ装置１０に封入されるシリコンオイルの
粘度と、ダンパ温度上昇量ΔＴ（ケーシング１２及び環
状カバー１８の平均温度上昇量）との関係を示したもの
である。図示のように、粘度が１０万ｃｓｔ（ａｔ２５
℃）のシリコンオイルの温度上昇量が最も大きく、３０
ｃｓｔ（ａｔ２５℃）付近の温度上昇量が最も小さく、
６０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルでは温度
上昇量が再び上昇傾向を示す。従って、上記ダンパ装置
１０に封入されるシリコンオイルとしては、３０万ｃｓ
ｔ±１０％（ａｔ２５℃）の粘度のものが最適である。
また、ダンパ装置１０に封入されるシリコンオイルの捩
り振動低減機能に大きな影響を及ぼす動的剪断弾性係数
Ｇ′及び動的粘性係数μ′とシリコンオイルの温度との
関係を調べた結果が、図８及び図９に示されている。図
中点線の曲線Ｓ_１は１０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリ
コンオイル、実線の曲線Ｓ_２は３０万ｃｓｔ（ａｔ２５
℃）のシリコンオイル、一点鎖線の曲線Ｓ_３は６０万ｃ
ｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルを夫々示す。上記
各図に示されているように、ダンパ装置１０の稼働時に
おけるシリコンオイル温度４０〜１６０℃の全領域にお
いて、３０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルが
最も安定した特性を示し、動的剪断弾性係数Ｇ′＝０．
１６〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２、動的粘性係数μ′＝１．
５〜１．９×１０^−４ｋｇｆ．ｓ／ｃｍ^２が有利な数値
範囲であることが認められる。さらに、図１０は縦軸に
シリコンオイルの粘度比（新品のシリコンオイル粘度を
１００％とする）をとり、横軸にシリコンオイル温度
（即ち、雰囲気温度＋温度上昇量）をとって、耐久後の
シリコンオイル粘度低下に対する温度の影響を調べたも
のである。同図中の点線は、耐久前後の捩り振動の変化
を抑えるために必要なシリコンオイルの粘度低下の許容
レベルであり、曲線Ｚ上の点Ｚ_１が上記第１実施形態に
係るダンパ装置１０を示し、点Ｚ_２は冷却フィンを具備
しないダンパ装置を示す。図示のように、第１実施形態
に係るダンパ装置１０では、稼働時シリコンオイルの最
高温度付近でもなお許容レベル以上の粘度が維持される
ので、捩り振動低減効果の変化が少なく安定性が高い利
点がある。なお、第２及び第３実施形態に係るダンパ装
置１０でも、実質的に同等の結果が得られた。

【００１７】

【発明の効果】叙上のように、本発明に係るダンパ装置
は、回転軸に固着されて同回転軸と一体に回転し外周部
分に環状溝を備えたケーシングと、同ケーシングの環状
溝の開口端に装着され同環状溝と協働して環状の閉空間
を形成する環状カバーと、上記環状空間内にその内壁面
との間に小間隙を存し挿入された環状の慣性体と、上記
環状閉空間と慣性体との隙間に封入された高粘度液体
と、上記ケーシングの外側面に夫々半径方向に延在して
形成され内外両端部が開口した複数個の溝及び上記溝に
より円周方向に離隔して形成された複数個の冷却フィン
とを備え、上記各冷却フィンに上記溝内に膨出したボス
部が夫々形成されたことを特徴とし、制振作動時に封入
されたシリコンオイル等高粘度液体の発熱を外気に放散
する放熱性能が優れ、シリコンオイル等の早期劣化を効
果的に防止してダンパ装置の耐久性及び信頼性を向上す
ることができ、しかも軽量でケーシングのバランス取り
を容易かつ低コストで行なうことができ、さらに無駄重
量が少なく制振機能が優れたダンパ装置を提供し得る利
点がある。また、本発明において、上記冷却フィンのボ
ス部が、上記回転軸軸線を中心とした同一円周上に配設
されると共に、同冷却フィンの上記溝の底面からの高さ
をＨとし、かつ同冷却フィンの半径方向中央位置におけ
る溝の幅をＷとしたとき、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設
定することによって、上記ケーシングの放熱性能を一層
向上し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。

【図２】図１の矢印ＩＩ方向から視た部分的正面図であ
る。

【図３】本発明の第２実施形態を示す図２同様の部分的
正面図である。

【図４】本発明の第３実施形態を示す図３同様の部分的
正面図である。

【図５】本発明における冷却フィン間の溝の幅とフィン
高さとの比が熱伝達率に及ぼす影響を既提案のダンパ装
置と対比して示した線図である。

【図６】本発明における冷却フィン数とダンパ温度上昇
量との関係を示した線図である。

【図７】本発明におけるダンパ温度上昇量と封入される
シリコンオイルの粘度との関係を示した線図である。

【図８】シリコンオイルの動的剪断弾性係数とシリコン
オイル温度との関係を示した線図である。

【図９】シリコンオイルの動的粘牲係数とシリコンオイ
ル温度との関係を示した線図である。

【図１０】シリコンオイル粘度比とシリコンオイル温度
の関係を示した線図である。

【図１１】既提案のダンパ装置を示す断面図である。

【図１２】図１１の矢印ＸＩＩ方向から視た部分的正面
図である。

【符号の説明】

１０…ダンパ装置、１２…ケーシング、１４…ボルト
孔、１６…フランジ部、１８…環状カバー、２０…環状
の閉空間、２２…慣性体、２６…冷却フィン、３０…
溝、３２…バランス孔、３４…ボス部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に固着されて同回転軸と一体に回
転し外周部分に環状溝を備えたケーシングと、同ケーシ
ングの環状溝の開口端に装着され同環状溝と協働して環
状の閉空間を形成する環状カバーと、上記環状空間内に
その内壁面との間に小間隙を存し挿入された環状の慣性
体と、上記環状閉空間と慣性体との隙間に封入された高
粘度液体と、上記ケーシングの外側面に夫々半径方向に
延在して形成され内外両端部が開口した複数個の溝及び
上記溝により円周方向に離隔して形成された複数個の冷
却フィンとを備え、上記各冷却フィンに上記溝内に膨出
したボス部が夫々形成されたことを特徴とするダンパ装
置。
【請求項２】上記冷却フィンのボス部が、上記回転軸
軸線を中心とした同一円周上に配設されると共に、同冷
却フィンの上記溝の底面からの高さをＨとし、かつ同冷
却フィンの半径方向中央位置における溝の幅をＷとした
とき、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設定されたことを特徴
とする請求項１記載のダンパ装置。