JPH10238593A - 粘性ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダンパの信頼性の向上を図ること。 【解決手段】 ねじり振動を発生する回転軸に取付られ
るハウジング１を備え、該ハウジング１は回転軸の周方
向に沿った環状とし、該ハウジング１内に、慣性リング
２を収容すると共に粘性流体を封入して粘性ダンパを構
成する。該慣性リング２を、ベアリング３を介して環状
のハウジング１に沿って移動可能に、且つ該慣性リング
１から突出する複数個の突部１ｂとこれに対向させてハ
ウジング１に設けた固定子４との間に挟持させた、慣性
リング２の移動方向に沿って配設される金属製のコイル
スプリング５に抗して移動し得るように収容させたこ
と。慣性リング２に穿設した半径方向の透孔９を介して
粘性流体を循環させるようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランクシャフ
ト、ドライブシャフト、プロペラシャフト等のねじり振
動を生じる回転軸に取付けて、回転軸の回転に伴う振動
を減衰させる粘性ダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】主として多気筒エンジンの共振等に伴う
回転軸のねじり振動を減衰するダンパとして、ゴムと慣
性質量からなるゴムダンパ、液密空間に慣性リングと粘
性流体を入れて、該慣性リングが慣性で移動するときの
粘性剪断抵抗力を利用した粘性ダンパ、粘性流体とゴム
を併用した粘性ゴムダンパ等は知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のダンパは、ゴムの熱的疲労限界や減衰能力の不足、大
きな慣性力のために、低次の過大なねじり振動を常用回
転数域に引下げてしまう等の問題があり、近年のエンジ
ンに求められる高出力、クリーンな排気、しかも低騒音
と言う仕様を必ずしも満足するものでない。更に述べれ
ば、ゴムダンパや粘性ゴムダンパは、仕様環境温度や振
動減衰のための自己発熱によりゴムの酸化劣化が促進さ
れ表面が硬化して亀裂破壊するため、信頼性に乏しい。
また、粘性ダンパは熱的にも強く高い信頼性を有する
が、大きな減衰力を得るためには、質量の大きな慣性リ
ングを必要とし、質量の大きな慣性体を回転軸に取付け
ると、回転軸の固有振動数が低くなり、エンジンの高回
転領域に低次の大きな調和励振を引込むという新たな問
題が生じる。また、該環状のハウジングａ内に、慣性リ
ングｂを収容すると共に該ハウジングａ内に粘性流体ｃ
を封入した粘性ダンパであって、該慣性リングｂをハウ
ジングａの半径方向に向かう板ばねまたは棒状のばねｄ
を介してハウジングａに結合したものも知られている
（特開平４−１２５３４０号公報）。しかし、このもの
は、慣性リングｂが回転軸の周方向に振動できるように
するには、換言すれば、板ばねまたは棒状のばねｄが変
形し得るには、板ばねまたは棒状のばねｄを、少なくと
も、慣性リングｂまたはハウジングａに対し、遊動的に
支持させなければならない。このため、慣性リングｂ
を、ハウジングａ、ひいては回転軸に対し正しい位置に
取り付けることができず、ハウジングａを回転軸に取付
けて回転するとき、回転軸の回転バランスが崩れ、振
動、騒音、回転軸が異常に磨耗するといった不具合を発
生する。本発明はかかる不具合のない粘性ダンパを得る
ことを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かゝる課題を達成するた
め請求項１記載の発明は、ねじり振動を発生する回転軸
に取付られるハウジングを備え、該ハウジングは回転軸
の周方向に沿った環状とし、該環状ハウジング内に、慣
性リングを収容すると共に粘性流体を封入した粘性ダン
パにおいて、該慣性リングは、ベアリングを介して環状
ハウジングに沿って移動可能とし、内周に突出する複数
個の突部を設け、該ハウジングには、内部に該慣性リン
グの突部と同じ個数の固定子を設け、該慣性リングの突
部と固定子との間に金属製のコイルスプリングを設ける
とともに該ハウジングの慣性リングの半径方向の内側を
粘性流体の液溜室としたことを特徴とし、かかる構成を
備えることで、コイルスプリングによって、振動のピー
クを２分割でき、又、慣性リングとハウジングとの相対
振幅により粘性流体に剪断力が働いて、分割された振動
のピークを低い値に抑えることができる。

【０００５】しかも、上記構成によって、慣性リングを
ハウジングの半径方向に安定した状態に取付け得る。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記慣性リングは、その両側と半径方向の
外側に狭い隙間を存して、ハウジングに収納させ、該隙
間と前記液溜室とを、慣性リングに穿設した透孔で連通
させたことを特徴とし、かかる構成を備えることで、慣
性リングの両側並びに半径方向の外側と、ハウジングと
の間に形成される狭い隙間にある粘性流体に、剪断力が
働いてヒステリシスを生じ、粘性流体の温度が上がり粘
度が下がり比重は小さくなる。これに対し、液溜室にあ
る粘性流体はこのような力を受けないため、比較的低温
に保たれ粘度並びに比重は変わらない。このため、液溜
室にある相対的に比重の大きい粘性流体は遠心力によ
り、前記間隙側に押し出され、間隙にある粘性流体はこ
れに押されて液溜室に戻る循環流れを生じる。更に液溜
室の振動による体積変動によるポンプ作用により粘性流
体の循環は助長される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に付き説
明する。図で１は、アルミ等の比較的軽い金属で構成し
た、ねじり振動を発生する回転軸Ｒ1 や補機に動力を伝
達するプーリＲ2 の周方向に沿う環状のハウジングを示
す。そして、該ハウジング１内には、金属製の慣性リン
グ２を収容すると共にシリコーンオイルその他の粘性流
体を封入する。該慣性リング２は、この慣性リング２と
ハウジング１に設けた固定子４、もしくは蓋板１ｃとの
間のベアリング３並びに固定子４と慣性リング２との間
のジャーナルベアリング１０を介して移動可能に、且つ
該慣性リング２から等間隔に突出する複数個の突部２ａ
とこれに対向させてハウジング１に設けた固定子４との
間に挟持させた、慣性リング２の移動方向に沿って配設
される金属製のコイルスプリング５に抗して移動し得る
ように収容する。

【０００８】これを更に説明すると、慣性リング２は、
内側に等間隔に６本の突起２ａを突出させると共に、該
突起２ａに対向させてハウジング１に等間隔に６個の固
定子４をねじ７でねじ止めして取付け、該突部２ａと固
定子４との対向面に、ばね座６を取付け、ばね座６、６
間に前記コイルスプリング５をあらかじめ押縮めた状態
で取り付けた。なお、ばね座６は、図３に示すように、
その裏面中央に窪み６ａを設け、突部２ａ並びに固定子
４から突出する突片１１を嵌合させて取付け、または図
４に示すように、ばね座６の裏面中央に円弧状の膨み６
ｂを設け、該膨み６ｂを、突部２ａ並びに固定子４に設
けた窪み１２に嵌合させて取り付けた。

【０００９】なお、このばね座６を設けず、直接突部２
ａ並びに固定子４にコイルスプリング５を取付けても良
い。

【００１０】なお、突部２ａ並びに固定子４に、金属製
のコイルスプリング５を直接取付ける場合、またはばね
座６が金属である場合のように、金属同士が接触するも
のでは金属粉が生じ、これが粘性流体の劣化を促進する
原因となるが、前記ばね座６をナイロン樹脂その他の緩
衝性のある金属以外の材料で構成すれば、このような粘
性流体の劣化を防げ、しかも、金属同士が接触すること
による騒音も生じない。

【００１１】該慣性リング２は、その外径を、ハウジン
グ１の外側の内壁面の径より僅かに小さくし、且つ慣性
リング２の両側の等間隔位置に、慣性リング２の両側面
より僅かに突出する弗素樹脂（テフロン）からなる板状
のベアリング３を取付けて、慣性リング２をハウジング
１内に取付けるとき、慣性リング２の外側と両側にハウ
ジング１との間に０．５mm程度の隙間が形成されるよう
にした。そして、該慣性リング２の半径方向の内側、即
ち前記コイルスプリング５を収容した空間を粘性流体の
液溜室８とした。更に、慣性リング２には、該液溜室８
と、ハウジング１と慣性リング２の半径方向の外側との
間に形成させる前記隙間を、連通する半径方向の透孔９
を設けた。該透孔９はその直径を４mm程度とする。な
お、ジャーナルベアリング１０は、固定子４の外周に設
けたが、該ジャーナルベアリング１０の取付け位置は、
慣性リング２の半径方向の動きを拘束支持する位置であ
れば良く、これに限定されるものではない。

【００１２】なお、前記実施の形態では、突起２ａと固
定子３を等間隔に設けたが、突起２ａまたは固定子３の
間隔が等間隔でない場合でも、各コイルスプリング５の
ばね定数がすべて同じであれば、自由長の違うコイルス
プリング（図示しない）を使用することによって、突起
２ａと固定子３を等間隔に設けた場合と同じ性能が得ら
れる。したがって、突起２ａまたは固定子３の間隔は、
必ずしも等間隔である必要はない。また、前記固定子４
はねじ７でねじ止めして取付けたが、取付けはこれに限
るものでなく、溶接等の手段を用いて固定しても良い。
また、ハウジング１は、プーリＲ2 に固定するフランジ
部１ａと、前記慣性リング２等を収容するハウジング本
体１ｂと、該収容空間Ａの側面開口を覆う蓋体１ｃとで
構成した。また、該ハウジング１は、回転軸Ｒ1 にプー
リＲ2 を介して取付けたが、回転軸Ｒ1 に直接取付けて
も良いことは勿論である。

【００１３】次に本ダンパの作動を説明する。回転軸の
回転に伴ってハウジング１が回転し、ハウジング１内に
慣性リング２はコイルスプリング５を介してハウジング
１と共に回転する。このとき、回転軸に周方向の振動
（ねじり振動）が生じると、慣性リング２はハウジング
１との間に相対振動を起こし、図５に示すごとく、高次
（６次、4.5 次）の振動の共振ピークを２分割し、しか
も慣性リング２とハウジング１との相対振動により、粘
性流体に働く剪断力で、分割されたピーク振動を低い値
に抑えることができ、特に低次（３次）の大きな調和振
動も分割され、その一方のピーク振動は使用回転域に残
るが、図５から明らかなように、ピーク振動も低く抑え
られる。なお、他方のピーク振動は使用回転域より高回
転域に入るため問題とならない。

【００１４】しかも、慣性リング２の両側並びに半径方
向の外側と、ハウジング１との間に形成される狭い隙間
にある粘性流体に、剪断力が働いてヒステリシスにより
熱を生じ、粘性流体の温度が上がり、粘度が下がり比重
が小さくなる（以下、相対的に比重の小さい粘性流体と
称する）。これに対し、液溜室８にある粘性流体はこの
ような力を受けないため、比較的低温に保たれ粘度並び
に比重は変わらない（以下、相対的に比重の大きい粘性
流体と称する）。このため、本ダンパにあっては、通
常、液溜室８にある相対的に比重の大きい粘性流体は、
遠心力により慣性リング２の透孔９を通って収容空間Ａ
の外周に移動し、一方、相対的に比重の小さい粘性流体
は、収容空間Ａの外周から慣性リング２の両側面を通っ
て液溜室８へ戻る。この結果、粘性流体は、上記のよう
な循環流となる。また、一例としてハウジング１と慣性
リング２が相互に逆方向に交番運動をするというねじり
振動が発生したとき、液溜室８ａと液溜室８ｂが圧縮と
拡張の繰り返しを起こすので、透孔９を通したポンプ作
用により、上記したように粘性液体は循環する。このた
め、粘性流体の劣化を均一にして、ダンパの性能低下の
速度を緩め、耐久性、ダンパの信頼性の向上を図ること
ができる。

【００１５】

【発明の効果】このように、請求項１記載の発明による
ときは、コイルスプリングによって、振動のピークを２
分割でき、又、慣性リングとハウジングとの相対振幅に
より剪断力が働いて分割された振動のピークを低い値に
抑えることができ、特に低次の大きな調和振動のピーク
を低く出来る。しかも、上記する構成によって、慣性リ
ングをハウジングの半径方向及び軸方向に安定した状態
に取付け得られるため、従来例のように、回転バランス
が崩れ、振動、騒音、回転軸の異常に磨耗するといった
不具合を生じることがなく、ダンパの信頼性の向上を図
ることができる。

【００１６】請求項２記載の発明によるときは、慣性リ
ングに設けた透孔を介して、慣性リングの両側並びに半
径方向の外側と、ハウジングとの間に形成される狭い隙
間と液溜室との間に亘って、粘性流体を循環させること
ができ、粘性流体の劣化を均一にして、ダンパの性能低
下の速度を緩め、耐久性、ダンパの信頼性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施の形態の１例を示す図２のＡ−Ａ
線截断面図

【図２】 蓋を取外した状態の正面図

【図３】 図２のＢ−Ｂ線截断面図

【図４】 ばね座の他の実施の態様を示す図３に相当す
る図

【図５】 本発明の特性を現す線図

【図６】 従来例の一部を示す断面図

【図７】 図６のＣ−Ｃ線截断面図

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 慣性リング ３ ベアリング ４ 固定子 ５ コイルスプリング ６ ばね座 ８ 液溜室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 春樹 埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地 株式会 社フコク内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじり振動を発生する回転軸に取付られ
   るハウジングを備え、該ハウジングは回転軸の周方向に
   沿った環状とし、該環状ハウジング内に、慣性リングを
   収容すると共に粘性流体を封入した粘性ダンパにおい
   て、該慣性リングは、ベアリングを介して環状ハウジン
   グに沿って移動可能とし、内周に突出する複数個の突部
   を設け、該ハウジングには、内部に該慣性リングの突部
   と同じ個数の固定子を設け、該慣性リングの突部と固定
   子との間に金属製のコイルスプリングを設けるとともに
   該ハウジングの慣性リングの半径方向の内側を粘性流体
   の液溜室としたことを特徴とする粘性ダンパ。
2. 【請求項２】 前記慣性リングは、その両側と半径方向
   の外側に狭い隙間を存して、ハウジングに収納させ、該
   隙間と前記液溜室とを、慣性リングに穿設した透孔で連
   通させたことを特徴とする請求項１記載の粘性ダンパ。