JPS6336192Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は内燃機関のクランクシヤフトに加わ
るねじり振動を２つのゴム部材の変形により吸収
するダブルマスダンパ装置に関する。

内燃機関のクランクシヤフトは回転時に回転中
心線回りのねじり振動を発生する。特にクランク
シヤフトのねじり振動がピークとなる共振周波数
と、クランクシヤフトの回転数とが調和すると大
きなねじり変形を伴う共振を生じ易い。このよう
なねじり変形のピークを低減させたり、分散させ
るためのダンパ装置としてねじり振動エネルギを
ゴムのような弾性体の変形に変換しこれを熱エネ
ルギに変えて放散するダンパ装置が知られてい
る。

ところで、クランクシヤフトのねじり振幅比は
クランクシヤフトの共振時にピーク値を示すが、
これに従来のシングルマスのダンパ装置を取付け
ると第１図に破線で示すようにピークは２つに分
割され、その値は低減する。このピーク値を更に
低減するためには第２図に示すような両面ダブル
マスタイプのダンパ装置Ａや第３図に示すような
片側同心円的にゴム部材を設けた片面ダブルマス
タイプのダンパ装置Ｂが有効とされている。この
場合、第１図に実線で示すようにクランクシヤフ
トのねじり振幅はシングルマスのもののほぼ半分
のレベルに低減されるという利点がある。

すなわち、従来の１自由度のシングルマスダン
パは、クランクシヤフトのねじり振動特性を変化
させて、ダンパの質量、ばねの選択により軸系の
ねじり振動応答を制御することができる。この考
え方を発展させ、２自由度をもち２組の質量、ば
ねを並列に配置したダブルマスダンパはねじり振
動応答をさらにその目的に合うように制御するこ
とができる。第４図にねじり振動ダンパ装着時に
クランクシヤフト系を３自由度の等価振動系に置
き換えた振動モデルを示す。

Ｉ：慣性モーメント Ｃ：減衰係数 Ｋ：ダンパゴムの複素ばね定数 η：ダンパゴムの損失係数 Ｘ：応答振幅 Fe：加振力 （第４図において添字ｅ，１，２はそれぞれエン
ジン、ダンパ１、ダンパ２を示す。） この振動系の運動方程式はつぎのようになる。

I_eX¨_e＋C_eX〓_e＋K_eX_e ＋K₁（X_e−X₁）＋K₂（X_e−X₂）＝Ｆ …(1) I₁X¨₁＋K₁（X₁−X_e）＝０ …(2) I₂X¨₂＋K₂（X₂−X_e）＝０ …(3) ここで加振力Ｆ及び各部の応答振幅Ｘを複素数
表示すると、 Ｆ＝Foe^j2〓^ft …(4) X_i＝x_i・e^j2〓^ft （ｉ＝ｅ，１，２：添字は第４図による。）
…(5) さらに、その他の記号は第４図によるとする
と、式(1)(2)(3)はつぎのようになる。

（１−λ²＋ｊ・2ζλ）θ_e ＋μ₁λ₁ ²（１＋jη）（θ_e−θ₁） ＋μ₂λ₂ ²（１＋jη）（θ_e−θ₂）＝１ …(6) λ₁ ²（１＋jη）（θ₁−θ_e）−λ²θ₁＝０…(7) λ₂ ²（１＋jη）（θ₂−θ_e）−λ²θ₂＝０…(8) ただし、上式を用いたパラメータは 慣性モーメント比： μ_i＝I_i／I_e（ｉ＝１，２） …(9) ダンパゴムの複素ばね定数： K_i＝K_i（１＋jη），（ｉ＝１，２） …(10) 固有振動数： f_i＝√（_{i i}） ／2π.（ｉ＝ｅ，１，２） …(11) 固有振動数比： λ_i＝f_i／f_e，（ｉ＝１，２） …(12) 減衰係数比： ζ＝C_e／（２√_{e e}） …（13） 静的角変位： x_p＝F_p／K_e …（14） 加振周波数比： λ＝／e …（15） 応答振幅比： θ_i＝x_i／x_p（ｉ＝ｅ，１，２） …（16） 第１図に示すとおり、ダンパの慣性モーメント
の合計およびダンパゴムの損失係数を一定とし、
振動系の共振ピークの高さをそろえるようにダン
パの振動特性を選定した場合、ダブルマスダンパ
（実線）は、シングルマスダンパ（破線）に対し
てクランクシヤフトねじり共振ピークの高さを50
％低減できる。

しかしながら、エンジンの常用回転域内のクラ
ンクシヤフトの捩り振動が騒音を発生させる原因
となり、また、ゴムの捩れ振幅が高く耐久性、制
振効果が低下するという不都合が生じる この考案は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、常用回転域内のク
ランクシヤフトの捩り振動およびこれに起因する
騒音を低減するとともにゴム部相対ねじり振幅を
低くし、耐久性を向上させることができるダブル
マスダンパ装置を提供しようとするものである。

以下、この考案を図面に示す実施例にもとづい
て説明する。第５図は第１の実施例を示すもの
で、１はクランクシヤフトである。このクランク
シヤフト１の端部にはクランクシヤフトプーリ２
がテーパコーン３を用いてナツト４により取付け
られている。そして、上記クランクシヤフトプー
リ２にはダブルマスダンパ装置５がボルト６によ
つて固定されている。このダブルマスダンパ装置
５のダンパプレート７は円板状をなしており、そ
の中央部にはクランクシヤフト１に嵌合する開口
部８およびこの開口部８の周縁には上記ボルト６
が挿通される複数個の通孔９が穿設されている。
さらに、上記ダンパプレート７の外周縁における
一側面には円環状の第１のゴム部材１０を介して
円環状の第１の慣性体１１が接着され、第１のダ
ンパ１２が形成されている。また、ダンパプレー
ト７の外周縁における他側面には円環状の第２の
ゴム部材１３を介して円環状の第２の慣性体１４
が接着され、第２のダンパ１５が形成されてい
る。

そして、このダブルマスダンパ装置５はクラン
クシヤフト１と一体に回転し、クランクシヤフト
１に加わるねじり振動を第１、第２のゴム部材１
０，１３の変形により吸収するようになつてい
る。上記ダブルマスダンパ装置５の慣性モーメン
ト比および固有振動数比はつぎのように形成され
ている。すなわち、 I_d1：第１のダンパの慣性モーメント I_d2：第２のダンパの慣性モーメント I_E：クランクシヤフトの等価慣性モーメント f_d1：第１のダンパの固有振動数 f_d2：第２のダンパの固有振動数 f_E：クランクシヤフトの等価固有振動数 η ：ゴムの損失係数（ロスフアクター） としたとき、 慣性モーメント比 0.2≦I_d1／I_E≦0.35 0.1≦I_d2／I_E≦0.2 固有振動数比 0.55≦f_d1／f_E≦0.65 0.9≦f_d2／f_E≦1.0 0.15≦η≦0.3としている。

上式をグラフ化すると、第６図および第７図に
示すようにクランクシヤフト１の等価慣性モーメ
ントI_Eに対し、第１、第２のダンパ１２，１５の
慣性モーメントI_d1I_d2は0.2〜0.35および0.1〜0.2の
範囲に入るように形成されている。その上で、第
８図に示すように、第１、第２のダンパ１２，１
５の固有振動数比f_d1，f_d2は0.55〜0.65および0.9
〜1.0を満すように形成されている。

このような条件により、クランクシヤフト１と
第１、第２のダンパ１２，１５は互いにマツチン
グが取られ、第９図に示すように、クランクシヤ
フト１の３つの共振ピーク，，節に対し、
第１のゴム部材１０および第２のゴム部材１３の
振幅のピークを調和させることができる。すなわ
ち、節振動が常用回転域外にあるため節、
節振動を下げることにより常用回転域内のクラン
クシヤフト１の捩り振動およびこれに起因する騒
音を低減することができる。

また、ゴムの捩れ振幅も低くおさえることがで
き耐久性が向上する。

第１０図はこの考案の第２の実施例を示すもの
で、ダンパプレート１６の一側面側に同心的に第
１のゴム部材１７と第２のゴム部材１８を介して
第１、第２の慣性体１９，２０を接着し、第１、
第２のダンパ２１，２２を形成したものである。
このように構成されたダブルマスダンパ装置２３
においても第１の実施例と同様に、慣性モーメン
ト比、固有振動数比の条件を設定することにより
同様の作用効果を奏する。

以上説明したように、この考案によれば、第
１、第２のダンパの慣性モーメント比、固有振動
数比およびゴムの損失係数を設定することによ
り、常用回転域内のクランクシヤフトの捩れ振動
およびこれに起因する騒音を低減できる。また、
ゴム捩れ振幅を低くすることができ、耐久性を向
上することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はダンパ装置の振動モードの特性線図、
第２図は両面ダブルマスダンパ装置の部分断面
図、第３図は片面ダブルマスダンパ装置の部分断
面図、第４図は３自由度の等価振動モデルを示す
説明図、第５図はこの考案の第１の実施例を示す
ダブルマスダンパ装置の部分断面図、第６図およ
び第７図はクランクシヤフトの慣性モーメントに
対する第１、第２のダンパの慣性モーメントと第
１、第２のゴム部材の最大捩れ振幅との関係を示
すグラフ図、第８図はクランクシヤフトの固有振
動数と第１、第２のダンパの固有振動数との関係
を示すグラフ図、第９図はダンパ装置のゴム部相
対ねじり振幅周波図線図、第１０図はこの考案の
第２の実施例を示す片面ダブルマスダンパ装置の
部分断面図である。 １……クランクシヤフト、７，１６……ダンパ
プレート、１０，１７……第１のゴム部材、１
１，１９……第１の慣性体、１２，２１……第１
のダンパ、１３，１８……第２のゴム部材、１
４，２０……第２の慣性体、１５，２２……第２
のダンパ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 クランクシヤフトに取付けられるダンパプレー
   トに異なるばね定数を有する第１、第２のゴム部
   材を介して第１、第２の慣性体を装着して第１の
   ダンパと第２のダンパを構成したダブルマスダン
   パ装置において、 I_d1：第１のダンパの慣性モーメント I_d2：第２のダンパの慣性モーメント I_E：クランクシヤフトの等価慣性モーメント f_d1：第１のダンパの固有振動数 f_d2：第２のダンパの固有振動数 f_E：クランクシヤフトの等価固有振動数 η ：ゴムの損失係数（ロスフアクター） としたとき、 慣性モーメント比 0.2≦I_d1／I_E≦0.35 0.1≦I_d2／I_E≦0.2 固有振動数比 0.55≦f_d1／f_E≦0.65 0.9≦f_d2／f_E≦1.0 0.15≦η≦0.3 としたことを特徴とするダブ
   ルマスダンパ装置。