JPH11223247A

JPH11223247A - トーショナルダンパ

Info

Publication number: JPH11223247A
Application number: JP3655998A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Imamoto; 善美今本; Yoshiyuki Takeishi; 淑之武石
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-17
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JP3680905B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低回転時の捩り振動及び高回転時の捩り振動
の双方に対する優れた振動減衰効果を発現し、かつ低回
転時における慣性体１２の重力方向への偏心を抑制して
振動減衰機能を安定させる。【解決手段】中空環状のハウジング１１とこれに収容
された慣性体１２との間の隙間Ｇに、磁気感応性流体１
３及びこの磁気感応性流体１３と相互に溶解することの
ない粘性流体１４が充填されており、ハウジング１１の
内周部には環状の磁石１５が設けられている。静止ある
いは低回転時には、高粘度の磁気感応性流体１３が磁石
１５によって隙間Ｇにおける内周側に磁気的に吸引・保
持され、低粘度の粘性流体１４が隙間Ｇにおける外周側
に偏在するので、粘性抵抗トルクが小さくなり、高回転
時には、粘性流体１４よりも高比重の磁気感応性流体１
３が遠心力によって外周側に偏在し粘性流体１４が内周
側に偏在するので、粘性抵抗トルクが大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエンジンの
クランクシャフト等の回転軸に発生する捩り振動を減衰
させるトーショナルダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等のエンジンのクランクシャフト
には、その回転に伴って生じる捩り振動（回転方向の振
動）を有効に減衰するために、トーショナルダンパが装
着される。トーショナルダンパには、流体の粘性剪断抵
抗を利用して捩り振動を減衰するものがあり、その典型
的な従来例が、例えば特開昭５６−１５３１３９号公報
に開示されている。

【０００３】上記従来技術によるトーショナルダンパ
は、図３に示すように、エンジンのクランクシャフト１
００に同心的に装着される中空環状のハウジング１０１
内に環状の慣性体１０２が相対回転自在に収容され、前
記ハウジング１０１の内壁面と前記慣性体１０２との間
の隙間Ｇに、シリコーン油等の粘性流体１０３が充填さ
れた構造を有する。すなわちこのトーショナルダンパ
は、クランクシャフト１００と共にハウジング１０１が
回転すると、その回転が粘性流体１０３の粘性抵抗トル
クによって慣性体１０２に伝達され、慣性体１０２も共
に回転する。そして、クランクシャフト１００の捩り振
動がハウジング１０１に入力されることによるハウジン
グ１０１と慣性体１０２の円周方向相対変位に伴って、
このハウジング１０１の内壁面と慣性体１０２の表面に
粘性流体１０３の円周方向への剪断粘性による粘性抵抗
トルクが作用し、前記捩り振動のエネルギを熱エネルギ
に変換して減衰させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エンジンのクランクシ
ャフト１００に発生する捩り振動には、低回転時にエン
ジンの爆発行程の荷重によって捩り振動と、高回転時に
慣性力によって発生する捩り振動とがある。したがっ
て、この種のトーショナルダンパの設計に際しては、低
回転時の捩り振動及び高回転時の捩り振動の双方に対す
る減衰性を考慮する必要がある。ところが、振動減衰効
果を低回転時に適合させるために慣性体１０２を比較的
小型で軽量なものとした場合は、低回転時の捩り振動に
対しては優れた振動減衰効果が発揮されるが、高回転時
には粘性抵抗トルクが所要の大きさに達しないため、十
分な振動減衰効果が得られず、逆に、振動減衰効果を高
回転時に適合させるために慣性体１０２を比較的大型で
重量の大きなものとした場合は、高回転時の捩り振動に
対しては優れた振動減衰効果が発揮されるが、トーショ
ナルダンパ全体の重量が増大してしまい、しかも低回転
時には粘性抵抗トルクが過大になって、適正な振動減衰
効果が得られない。

【０００５】また、従来構造のトーショナルダンパは、
慣性体１０２がハウジング１０１の円周方向に連続した
中空部内に隙間Ｇをもって収容される構造であるため、
慣性体１０２はその重量によって前記中空部内を重力方
向に偏心し、慣性体１０２の外周側及び内周側で隙間Ｇ
の大きさが円周方向に不均一になる。そして特に、粘性
流体１０３の動圧による浮揚力（流体軸受効果）の小さ
い低回転時においては慣性体１０２の偏心量が大きくな
り、粘性流体１０３が径方向に厚く介在する部分と、粘
性流体１０３が殆ど介在せずに慣性体１０２の内周面１
０２ａ又は外周面１０２ｂとハウジング１０１の内壁面
がほぼ接触状態となってしまう部分ができるため、振動
減衰効果が不安定になるといった問題も指摘される。

【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、低回転時
の捩り振動及び高回転時の捩り振動の双方に対する優れ
た振動減衰効果を発現し、かつ低回転時における慣性体
の重力方向への偏心を抑制して振動減衰機能を安定させ
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係るトーショ
ナルダンパは、回転軸に同心的に装着される中空環状の
ハウジング内に環状の慣性体が相対回転自在に収容さ
れ、前記ハウジングの内壁面と前記慣性体との間の隙間
に、磁気感応性流体及びこの磁気感応性流体とは比重及
び粘度が異なり相互に溶解しない少なくとも一種類の粘
性流体が充填され、前記ハウジングに前記磁気感応性流
体を遠心力による移動方向と逆向きに吸引する磁石が固
定された構成を備える。すなわち本発明は、ハウジング
と慣性体が円周方向に相対変位した場合に、このハウジ
ングと慣性体との間の隙間に介在する流体に与えられる
剪断速度が、内周側よりも外周側で相対的に大きくなる
ことに着目し、相対的に高粘度（低粘度）の流体を前記
隙間における内周側に偏在させるか、外周側に偏在させ
るかによって、低回転時と高回転時とで異なる粘性抵抗
トルクを発現するものである。

【０００８】本発明の構成によれば、磁気感応性流体及
びこの磁気感応性流体と共に充填される粘性流体の相互
の粘度差及び比重差と、磁気感応性流体に対する磁石の
吸引保持力及び吸引方向（ハウジングにおける磁石の取
付位置）を適切に設定することによって、低回転時に
は、前記磁気感応性流体及び他の粘性流体のうち相対的
に高粘度の流体を、剪断速度が相対的に小さい内周側へ
偏在させ、高回転時には剪断速度が相対的に大きい外周
側へ偏在させることができる。このため、低回転時の粘
性抵抗トルクと高回転時の粘性抵抗トルクの比を従来構
造のトーショナルダンパよりも大きくすることができ、
したがって、慣性体を低回転時の振動減衰に適合した小
型・軽量なものとしても、高回転時において十分な振動
減衰効果を発現することができる。

【０００９】本発明において、典型的には磁石はハウジ
ングの内周部又はその近傍に設け、磁気感応性流体は隙
間内の他の粘性流体よりも高比重かつ高粘度とする。こ
の場合、前記磁気感応性流体は、回転に伴って与えられ
る遠心力が小さい低回転時には、磁石の磁気的な吸引力
によって、ハウジングと慣性体との間の隙間のうち相対
的に円周方向剪断速度が小さい内周側に吸引保持され、
相対的に前記剪断速度が大きい外周側には磁気感応性流
体よりも低比重かつ低粘度の粘性流体があるため、粘性
抵抗トルクが小さく抑えられる。一方、高回転時には、
前記磁気感応性流体に作用する遠心力が磁石による内周
側への吸引保持力より大きくなることによって、高粘度
の磁気感応性流体が相対的に円周方向の剪断速度が大き
い外周側に移動し、低粘度の粘性流体との位置関係が入
れ替わるので、粘性抵抗トルクが大きくなる。

【００１０】また、先に従来技術で説明したように、特
に低回転時には、慣性体はその重量によってハウジング
の中空部内を重力方向に大きく偏心しようとするが、本
発明によれば、低回転時に内周側に吸引保持された磁気
感応性流体が発現する磁気的な浮揚力によって、前記偏
心が抑制される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトーショナル
ダンパの好ましい一実施形態について、図１及び図２を
参照しながら説明する。

【００１２】図中の参照符号１１は、内周孔１１ａにお
いてエンジンのクランクシャフト１０に同心的に取り付
けられこのクランクシャフト１０と共動する中空環状の
ハウジング、参照符号１２は、このハウジング１１内に
円周方向に連続して形成された中空部内に、ハウジング
１１の内壁面１１ｂとの間に所要の隙間Ｇを有する状態
で円周方向相対変位自在に収容された環状の慣性体を示
す。前記隙間Ｇには、磁気感応性流体１３及びこの磁気
感応性流体１３と相互に溶解することのない粘性流体１
４が充填されており、ハウジング１１の内周部には環状
の磁石１５が定着されている。

【００１３】ハウジング１１及び慣性体１２は、いずれ
も非磁性体で製作されている。これは、磁石１５によっ
て磁気感応性流体１３を隙間Ｇにおける内周側へ向けて
磁気的に吸引するのに必要な磁界を得るためである。

【００１４】磁気感応性流体１３は、磁場に吸引されて
磁界に保持される性質を持つ流体であり、例えば磁性流
体や磁気粘性流体（マグネトレオロジカル流体）等が知
られている。一方、この磁気感応性流体１３と共に隙間
Ｇに充填される粘性流体１４としては、磁気感応性流体
１３と相互に溶解することなく実質的に二層に分離し、
かつ磁気感応性流体１３より低比重・低粘度のものが選
択される。具体的な組み合わせとしては、例えば磁気感
応性流体１３の基油がフッ素油である場合、粘性流体１
４としては水、鉱油、植物油、あるいはシリコーン油、
エステル油、ポリαオレフィン等の非フッ素系合成油が
好適である。また、前記基油が水である場合は、粘性流
体１４としては鉱油、植物油、あるいはシリコーン油、
エステル油、ポリαオレフィン等の非フッ素系合成油を
用いることができ、前記基油が炭化水素油である場合
は、水やシリコーン油等を用いることができる。また、
粘性流体１４は、相互に溶解しないものであれば、二種
類、あるいはそれ以上の種類のものを磁気感応性流体１
３と共に充填しても良い。

【００１５】ハウジング１１の内周部に設けられる磁石
１５としては、フェライト磁石、磁石鋼、希土類磁石、
プラスチック磁石等の永久磁石のほか、摺動接点等を介
して励磁電流が供給される電磁石を用いることもでき
る。また、図示の実施形態では磁石１５を環状とした
が、上述の作用・効果を発現するものであれば板状ある
いは棒状等、環状以外の形状であっても良く、磁気感応
性流体１３を隙間Ｇの内周部に吸引保持することができ
れば、ハウジング１１の内周部以外の箇所（例えば側面
部の内周寄りの位置等）に取り付けても良い。

【００１６】上述の構成において、クランクシャフト１
０が静止あるいは所定の回転速度以下で低速回転してい
る場合は、図１に示すように、磁気感応性流体１３は磁
石１５によってハウジング１１と慣性体１２との間の隙
間Ｇにおける内周側に磁気的に吸引・保持されており、
このため前記磁気感応性流体１３と共に充填された粘性
流体１４は、前記隙間Ｇにおける外周側に偏在し、双方
の流体１３，１４は界面Ｐにおいて相互に溶解しない状
態で接している。これは、前記界面Ｐにおいて考える
と、相対的に比重の大きい磁気感応性流体１３に作用す
る遠心力のほうが粘性流体１４に作用する遠心力よりも
大きいが、その遠心力の差による外周側への磁気感応性
流体１３の移動力は、所定の回転速度以下では磁石１５
による吸引・保持力よりも小さいからである。

【００１７】また、クランクシャフト１０の回転速度が
所定の回転速度を超えて上昇すると、上記遠心力の差に
よる外周側への磁気感応性流体１３の移動力が磁石１５
による磁気的な吸引・保持力よりも大きくなる。このた
め図２に示すように、磁気感応性流体１３はハウジング
１１と慣性体１２との間の隙間Ｇにおける外周側へ移動
し、粘性流体１４は前記隙間Ｇにおける内周側へ移動す
る。

【００１８】すなわち低回転時は、ハウジング１１と慣
性体１２が互いに捩り変位した場合の円周方向の剪断速
度が相対的に大きい外周側には低粘度の粘性流体１４が
存在し、高粘度の磁気感応性流体１３は前記剪断速度が
相対的に小さい内周側に存在するのに対して、高回転時
は逆に、高粘度の磁気感応性流体１３が外周側、低粘度
の粘性流体１４が内周側に存在するため、高回転時にお
いてハウジング１１の内壁面１１ｂと慣性体１２の表面
との間に作用する粘性抵抗トルクは、低回転時に比較し
て大きく増加する。したがって、低回転時の振動減衰に
適合させるために慣性体１２を比較的小型で軽量なもの
としても、高回転時には粘性抵抗トルクが所要の大きさ
となって十分な振動減衰効果が実現され、また言い換え
れば、高回転時の振動減衰に適合させるために慣性体１
２の重量を大きくする必要がなく、低回転時に粘性抵抗
トルクが過大となることがない。

【００１９】なお、図１において隙間Ｇの内周側に存在
している磁気感応性流体１３の径方向の層厚ａ₁ に比較
して、図２において隙間Ｇの外周側に存在している磁気
感応性流体１３の径方向の層厚ａ₂ が減少し、逆に図１
において隙間Ｇの外周側に存在している粘性流体１４の
径方向の層厚ｂ₁ に比較して、図２において隙間Ｇの内
周側に存在している粘性流体１４の径方向の層厚ｂ₂ が
増加しているのは、隙間Ｇの円周方向の長さが外周側ほ
ど長いからである。

【００２０】回転速度がどの程度になった時に磁気感応
性流体１３と粘性流体１４との位置関係が逆転するか
は、磁気感応性流体１３と粘性流体１４の比重差や、磁
石１５による磁場の強度等によって任意に設定すること
ができる。

【００２１】また、流体の動圧による慣性体１２の浮揚
力が小さくなる低回転時には、慣性体１２はハウジング
１１に対して重力方向へ大きく偏心しようとするが、こ
のような偏心は、隙間Ｇの内周部に磁気的に吸引保持さ
れた磁気感応性流体１３に発現される磁気的な浮揚力に
よって有効に抑制される。このため、低回転時における
慣性体１２の内周面１２ａ又は外周面１２ｂの円周方向
一部とハウジング１１の内壁面１１ｂとの接触が防止さ
れ、磁気感応性流体１３及び粘性流体１４が全周ほぼ均
一に存在することによって安定した振動減衰効果を発揮
することができる。

【００２２】なお、本発明に係るトーショナルダンパ
は、その目的、使用条件等に応じて、ハウジング１１及
び慣性体１２の材質や寸法、形状、磁石１５の材質や配
置、磁気感応性流体１３の飽和磁化や粘性流体１４との
充填比、粘度差、比重差等が適切に設定されるものであ
る。また、磁気感応性流体１３は流体としての性状を維
持しているものであることが望ましい。これは、例えば
磁性粒子の集合した粉体の場合も流体に近似した性状を
有するが、その流動性には粒子の摩擦による擬塑性があ
り、低回転時と高回転時とで隙間Ｇ内での移動が円滑に
行われない可能性があるからである。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るトーショナルダンパによる
と、次のような効果が実現される。すなわち、低回転時
と高回転時とで、ハウジングと慣性体との間の隙間に充
填された互いに粘度の異なる磁気感応性流体と粘性流体
の位置が入れ替わるので、これによって、高回転時にお
けるハウジングと慣性体との間の粘性抵抗トルクを低回
転時に比較して大きくすることが可能であり、このため
低回転時の振動減衰に適合した小型・軽量の慣性体を用
いても、高回転時における優れた振動減衰効果が発揮さ
れる。また、磁気感応性流体の磁気的な浮揚力によっ
て、低回転時における慣性体の重力方向への偏心が抑え
られるので、振動減衰効果の安定化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るトーショナルダンパ
の低回転時の状態を軸心を通る平面で切断して示す概略
的な半断面図である。

【図２】上記実施形態に係るトーショナルダンパの高回
転時の状態を軸心を通る平面で切断して示す概略的な半
断面図である。

【図３】従来技術に係るトーショナルダンパを軸心を通
る平面で切断して示す概略的な半断面図である。

【符号の説明】

１０クランクシャフト（回転軸）１１ハウジング１１ａ内周孔１１ｂ内壁面１２慣性体１２ａ内周面１２ｂ外周面１３磁気感応性流体１４粘性流体１５磁石Ｇ隙間Ｐ界面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸（１０）に同心的に装着される中
空環状のハウジング（１１）内に環状の慣性体（１２）
が相対回転自在に収容され、前記ハウジング（１１）の内壁面（１１ｂ）と前記慣性
体（１２）との間の隙間（Ｇ）に、磁気感応性流体（１
３）及びこの磁気感応性流体（１３）とは比重及び粘度
が異なり相互に溶解しない少なくとも一種類の粘性流体
（１４）が充填され、前記ハウジング（１１）に前記磁気感応性流体（１３）
を遠心力による移動方向と逆向きに吸引する磁石（１
５）が固定されたことを特徴とするトーショナルダン
パ。
【請求項２】請求項１の記載において、磁石（１５）がハウジング（１１）の内周部又はその近
傍に設けられ、磁気感応性流体（１３）は隙間（Ｇ）内
の他の粘性流体（１４）よりも高比重かつ高粘度である
ことを特徴とするトーショナルダンパ。