JP6994364B2 - Tortional damper - Google Patents
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Description
本発明は、例えばエンジンのクランクシャフトなどの回転軸に取り付けられ、回転軸に発生する振動を吸収するトーショナルダンパに関する。 The present invention relates to a torsional damper that is attached to a rotating shaft such as a crankshaft of an engine and absorbs vibration generated in the rotating shaft.
車両に用いられるエンジンにおいては、回転軸であるクランクシャフトに捩り振動が発生する。そこでクランクシャフトの一端にトーショナルダンパを取り付け、捩り振動を低減するようにしている。 In an engine used in a vehicle, torsional vibration is generated in the crankshaft, which is a rotating shaft. Therefore, a torsional damper is attached to one end of the crankshaft to reduce torsional vibration.
図１２に示すものは、特許文献１に先行技術として紹介されているトーショナルダンパの一例である。このトーショナルダンパ１は、ハブ１１にゴム素材の弾性体２１を介して、円環状の振動リング３１を連結している。ハブ１１は、エンジンのクランクシャフトなどの回転軸に固定される筒状のボス１２を中心に備え、ボス１２から径方向外方に向けて円盤状のステー１３を立ち上げ、ステー１３の外周端部に円環状のリム１４を固定している。
What is shown in FIG. 12 is an example of a torsional damper introduced as a prior art in
図１３に示すように、弾性体２１は、軸方向の幅及び直径が均一な円環状のものであり、リム１４と振動リング３１との間に介在し、これらのリム１４と振動リング３１とを弾性的に連結する。
As shown in FIG. 13, the
図１２に示すように、リム１４の外周面と振動リング３１の内周面とは、周方向に沿って凹凸形状をなしており、この部分がコンボリューション部４１となっている。したがって弾性体２１も、断面凹凸形状に屈曲した状態でリム１４と振動リング３１との間に配置されている。コンボリューション部４１は、リム１４と振動リング３１との間における弾性体２１の摺動抵抗を高め、弾性体２１の位置ずれや抜け出しを抑制する。
As shown in FIG. 12, the outer peripheral surface of the
振動リング３１は、外周面に、複数条のＶ溝３２を周方向に沿って形成している。これらのＶ溝３２は、動力伝達用のベルト（図示せず）を巻き掛けるためのもので、これによってトーショナルダンパ１は、ウォーターポンプやエアコン用コンプレッサ等の補機類に、エンジンの動力の一部を伝達するプーリとしての役割を果たす。
The
このような構造のトーショナルダンパ１によれば、弾性体２１によって、振動リング３１を慣性質量とする共振系が構成される。そこでエンジンのクランクシャフトなどの回転軸が回転し、捩り振動が発生する場合、トーショナルダンパ１の捩り方向の固有振動数を回転軸の捩り共振周波数に適合するようにチューニングしておけば、回転軸に発生する捩り振動が吸収され、これを低減することが可能となる。
According to the
近年自動車業界では、より一層の低燃費化やダウンサイジング化が一つのトレンドをなしている。これに呼応して、高燃焼率化によるエンジン効率の向上と、エンジン自体の軽量化とが、以前にも増して求められるようになってきている。 In recent years, in the automobile industry, further fuel efficiency and downsizing have become one trend. In response to this, improvements in engine efficiency by increasing the combustion rate and weight reduction of the engine itself are required more than ever before.
そこでエンジンの各部に様々な改良や改変が試みられているわけであるが、その一つとして、クランクシャフトの細軸化とロングストローク化とが近年の傾向をなしている。クランクシャフトを細軸化すれば、エンジン効率の向上につながるし、クランクシャフトのロングストローク化は、エンジンの中低速トルクの向上をもたらし、ダウンサイジング化に貢献するからである。 Therefore, various improvements and modifications have been made to each part of the engine, and one of them is the trend toward thinner crankshafts and longer strokes in recent years. This is because making the crankshaft thinner leads to improved engine efficiency, and making the crankshaft longer stroke brings about an improvement in medium- and low-speed torque of the engine, which contributes to downsizing.
その一方で、細軸化はクランクシャフトの剛性を低下させる。またクランクシャフトをロングストローク化すると燃焼効率が高まり、燃焼室内での爆発力が増大する。したがってクランクシャフトの細軸化及びロングストローク化は、クランクシャフトの曲げモーメント、つまり曲げ振動の増大をもたらしている。こうした時代の趨勢を背景として、クランクシャフトに生ずる曲げ振動を低減するトーショナルダンパの役割が大いに期待されるところである。 On the other hand, thinning the shaft reduces the rigidity of the crankshaft. In addition, if the crankshaft has a longer stroke, the combustion efficiency will increase and the explosive power in the combustion chamber will increase. Therefore, the narrowing of the crankshaft and the lengthening of the stroke bring about an increase in the bending moment of the crankshaft, that is, the bending vibration. Against the background of these trends in the times, the role of torsional dampers that reduce bending vibrations that occur in crankshafts is highly expected.
クランクシャフトに生ずる曲げ振動の大きさは、エンジンの気筒毎の爆発位置との関係で、回転角度に応じて変動する。例えば直列４気筒エンジンの場合、１番から４番までのすべての燃焼室での爆発は、クランクシャフトが１８０度回転する毎に発生する。一例として点火順序が１番→２番→４番→３番のエンジンの場合であれば、クランクシャフトが１８０度回転する毎に１番、２番、４番、そして３番の順で燃焼室での爆発が発生する。このためクランクシャフトに生ずる曲げ振動の共振周波数は、爆発が発生するクランクシャフトの１８０度毎の角度位置と、その他の角度位置とで相違することになる。
The magnitude of bending vibration generated in the crankshaft fluctuates according to the rotation angle in relation to the explosion position of each cylinder of the engine. For example, in the case of an in-line 4-cylinder engine, an explosion in all
クランクシャフトに生ずる曲げ振動を抑制するための一つの手段としては、トーショナルダンパの半径方向の固有振動数を二種類設定し、クランクシャフトに生ずる二種類の曲げ振動の共振周波数に適合させるようにすることが考えられる。 As one means for suppressing the bending vibration generated in the crankshaft, two types of natural frequencies in the radial direction of the torsional damper are set so as to match the resonance frequencies of the two types of bending vibrations generated in the crankshaft. It is conceivable to do.
このような技術を検索した結果、本出願の発明者は、特許文献２を見出した。 As a result of searching for such a technique, the inventor of the present application has found Patent Document 2.
特許文献２は、振動リングの内周面を楕円形に形成することでリムとの間の隙間寸法を不均一にし、このようなリムと振動リングとの間に介在する弾性体の厚みを、クランクシャフトの曲げ剛性の角度方向の変化に応じて変化させるようにしたトーショナルダンパを開示している。特許文献２によれば、弾性体の周方向の厚みを不均一にすることで、各角度位置においてクランクシャフトの曲げ共振周波数にトーショナルダンパの半径方向の固有振動数を適合させることができる、としている（第２頁第２０行～第３頁第４行目、第４図参照）。 In Patent Document 2, the inner peripheral surface of the vibrating ring is formed in an elliptical shape to make the clearance dimension between the rim and the rim non-uniform, and the thickness of the elastic body interposed between the rim and the vibrating ring is determined. A torsional damper that changes according to a change in the bending rigidity of the crankshaft in the angular direction is disclosed. According to Patent Document 2, by making the thickness of the elastic body in the circumferential direction non-uniform, the natural frequency in the radial direction of the torsional damper can be adapted to the bending resonance frequency of the crankshaft at each angle position. (See Fig. 4 on page 2, line 20 to page 3, line 4).
しかしながら特許文献２に記載されたトーショナルダンパは、以下の点で改良の余地がある。 However, the torsional damper described in Patent Document 2 has room for improvement in the following points.
（１）耐久性
特許文献２には、「フライホイールの中心部１８の外周面は円形であるが外周部２０の内周面は楕円に形成され、厚みの異なった弾性体２１の挿入を可能としている」との一文があり（第４頁第１６～１８行参照）、弾性体は、それ自体の厚みも、トーショナルダンパに組み込まれた状態での厚みも不均一であることが示されている。
(1) Durability According to Patent Document 2, "The outer peripheral surface of the central portion 18 of the flywheel is circular, but the inner peripheral surface of the outer peripheral portion 20 is formed into an ellipse, and
このような構造上、回転時に捩り方向に対して弾性体に加わるゴム歪は、楕円の長軸方向の端部で最大、短軸方向の端部で最小となる。つまり弾性体に加わる捩り方向のゴム歪は不均一となり、これが弾性体の耐久性を劣化させる原因になることが予想される。 Due to such a structure, the rubber strain applied to the elastic body in the twisting direction during rotation is maximum at the end in the long axis direction of the ellipse and minimum at the end in the short axis direction. That is, it is expected that the rubber strain in the twisting direction applied to the elastic body becomes non-uniform, which causes deterioration of the durability of the elastic body.
（２）組立性
弾性体は周方向にその厚みが不均一であり、振動リングは内周面が楕円形状に形成されているが故に（特許文献２の第４頁第１７～１８行参照）、トーショナルダンパの組み立て時、振動リングと弾性体との間で周方向の位置決めが必要となる。
(2) Assemblability Because the elastic body has a non-uniform thickness in the circumferential direction and the inner peripheral surface of the vibrating ring is formed in an elliptical shape (see page 4, lines 17 to 18 of Patent Document 2). When assembling the torsional damper, it is necessary to position it in the circumferential direction between the vibrating ring and the elastic body.
ところが中心からの距離が徐々に変化する楕円形という形状上の問題から、正確な位置決めをするのが困難であることが予想される。 However, it is expected that accurate positioning will be difficult due to the shape problem of the elliptical shape in which the distance from the center gradually changes.
課題は、弾性体の耐久性を低下させることなく、固有振動数を複数種類設定することができるトーショナルダンパを得ることである。 The challenge is to obtain a torsional damper that can set multiple types of natural frequencies without reducing the durability of the elastic body.
別の課題は、組立性を損なうことなく、固有振動数を複数種類設定することができるトーショナルダンパを得ることである。 Another problem is to obtain a torsional damper that can set a plurality of types of natural frequencies without impairing the assembling property.
トーショナルダンパは、回転軸に固定される固定部を中心部分に有し、外周面を円環状に形成されたハブと、前記ハブの外周面に円環状の弾性体を均一な厚みで介在させて連結される円環状の振動リングとを備え、回転角度に応じて変化する前記回転軸の曲げ振動の共振周波数に半径方向の固有振動数が適合するように、非圧縮状態での前記弾性体の厚みを周方向に部分的に異ならせることによって、前記ハブと前記振動リングとの間で圧縮された状態での前記弾性体の圧縮率を周方向に部分的に異ならせた。 The torsional damper has a fixed portion fixed to the rotating shaft in the central portion, and a hub having an annular outer peripheral surface and an annular elastic body interposed on the outer peripheral surface of the hub with a uniform thickness. The elastic body in an uncompressed state is provided with an annular vibration ring to be connected so that the natural frequency in the radial direction matches the resonance frequency of the bending vibration of the rotating shaft that changes according to the rotation angle. By partially differentiating the thickness in the circumferential direction, the compression ratio of the elastic body in a compressed state between the hub and the vibrating ring was partially different in the circumferential direction .
弾性体の耐久性を低下させることなく、また組立性を損なうことなく、しかも汎用性を保ちながら半径方向に所望の固有振動数を複数種類設定し、回転軸の回転角度に応じて変化する曲げ振動の共振周波数にトーショナルダンパの固有振動数を適合させることができる。 Multiple types of desired natural frequencies are set in the radial direction while maintaining versatility without reducing the durability of the elastic body and without impairing the assembling property, and changes according to the rotation angle of the rotation axis. The natural frequency of the torsional damper can be adapted to the resonance frequency of the bending vibration.
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態は、直列４気筒の４ストロークエンジンのプーリへの適用例である。
(First Embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. This embodiment is an example of application to a pulley of an in-line 4-cylinder 4-stroke engine.
図１に示すように、エンジン１０１にはクランクシャフト１１１（回転軸）が回転自在に取り付けられている。クランクシャフト１１１は水平に配置され、プーリＰとして構成されたトーショナルダンパ２０１を一端側に取り付けている。
As shown in FIG. 1, a crankshaft 111 (rotating shaft) is rotatably attached to the
クランクシャフト１１１は、気筒毎にカウンターバランス１１２を備え、ピン１１３にコンロッド１１４を介してピストン１１５を取り付けている。ピストン１１５は、シリンダ１１６にスライド自在に収納されている。ピストン１１５のスライド移動方向は、クランクシャフト１１１の軸と直交する垂直方向である。
The
ピン１１３はクランクシャフト１１１と軸をずらされているので、クランクシャフト１１１の回転に応じてその周囲を公転し、クランクシャフト１１１の回転運動をピストン１１５の往復直線運動に変換する。
Since the
ピストン１１５は、トーショナルダンパ２０１が取り付けられた一端側と反対側の端部側から１番、２番、３番、４番と呼ばれる。シリンダ１１６と図示しないシリンダヘッドとの間に形成される燃焼室１１７も、同じ番号で呼ばれる。
The
クランクシャフト１１１のピン１１３の位置は、１番と４番のピストン１１５を同相で駆動し、２番と３番のピストン１１５を、１番及び４番のピストン１１５とは１８０度ずれた同相で駆動するように設定されている。
The position of the
図１～図６に示すように、トーショナルダンパ２０１は、ハブ２１１にゴム素材の弾性体２２１を介して、円環状の振動リング２３１を連結している。
As shown in FIGS. 1 to 6, in the
図１～図２、図４～図６に示すように、ハブ２１１は、固定部２１２を中心位置に備え、固定部２１２から径方向外方に向けて立ち上げられたステー２１３を介してリム２１４を設けた構造のものである。
As shown in FIGS. 1 to 2 and 4 to 6, the
固定部２１２は円盤状のもので、取付孔２１２ａを中心に有している。ハブ２１１は、取付孔２１２ａに嵌合させたクランクシャフト１１１の一端部をボルト１１８で固定することで、クランクシャフト１１１に固定されている。固定部２１２には、取付孔２１２ａと同心上に位置させて、六つの貫通孔２１５が等間隔で貫通している。
The fixing
ステー２１３も固定部２１２と同様に円盤状のもので、その立ち上げ方向は、固定部２１２の軸心、つまりクランクシャフト１１１の回転中心軸に対して直交する方向である。
The
リム２１４は、ステー２１３の端部からハブ２１１の軸方向に沿って延出する円環状のものである。リム２１４は、外周面にリム凸部２１６を有している（図１、図４～図６参照）。このリム凸部２１６は、コンボリューション部２４１を形成するためのもので、その詳細は後述する。
The
固定部２１２とステー２１３とリム２１４とからなるハブ２１１は、例えば金属を材料として一体に形成されている。これらの固定部２１２、ステー２１３及びリム２１４は、すべて取付孔２１２ａを中心とする真円形状をしている。
The
図３に示すように、弾性体２２１は、直径が均一な円環状のものであり、リム２１４と振動リング２３１との間に介在し、これらのリム２１４と振動リング２３１とを弾性的に連結している。
As shown in FIG. 3, the
弾性体２２１は、例えばゴムを素材として形成され、全周にわたって均一な厚み（肉厚）を有し、その一側端側に、幅広部２２２と幅狭部２２３とからなる凹凸形状を形成している（図３（ａ）参照）。あるいは別の実施の形態として、両端側に、幅広部２２２と幅狭部２２３とからなる凹凸形状を形成している（図３（ｂ）参照）。このような弾性体２２１の形状の技術的意義については、後述する。
The
図１～図２、図４～図６に示すように、振動リング２３１は、固定部２１２のリム２１４との間に、弾性体２２１を介在させる隙間Ｇを介して内周面が対面する円環状のものである。この隙間Ｇは、周方向に均一である。
As shown in FIGS. 1 to 2 and 4 to 6, the
振動リング２３１の内周面には、リム２１４の外周面に形成されたリム凸部２１６と形状を合わせて、リング凹部２３２が形成されている。これらのリム凸部２１６とリング凹部２３２とは、トーショナルダンパ２０１の正面側に偏らせて、リム２１４及び振動リング２３１の全周にわたりその周方向に沿って形成されており、コンボリューション部２４１を構成する。コンボリューション部２４１は、リム２１４と振動リング２３１との間における弾性体２２１の摺動抵抗を高め、弾性体２２１の位置ずれや抜け出しを抑制する。
A
振動リング２３１は、外周面に、複数条のＶ溝２３３を周方向に沿って形成している。これらのＶ溝２３３は、ウォーターポンプやエアコン用コンプレッサ等の補機類を駆動するために、動力伝達用のベルトを巻き掛けるためのもので（いずれも図示せず）、これによってトーショナルダンパ２０１は、プーリＰとしての役割を果たす。
The
弾性体２２１について詳しく述べる。
The
弾性体２２１の幅広部２２２と幅狭部２２３とからなる凹凸形状は、クランクシャフト１１１の回転角度に応じて変化する曲げ振動の共振周波数に合わせて、トーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を設定するための工夫である。つまり幅広部２２２と幅狭部２２３とでは弾性率が相違する。幅広部２２２の方は断面積が大きいために弾性率が小さく、幅狭部２２３の方は断面積が小さいために弾性率が大きい。このため弾性率に依存する固有振動数は、クランクシャフト１１１の回転角度に応じて変動する。そこで本実施の形態では、トーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数をクランクシャフト１１１の曲げ振動の共振周波数に合わせるように、幅広部２２２と幅狭部２２３との位置を定めて弾性体２２１を配置し、トーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を設定するようにしている。以下、詳しく説明する。
The concave-convex shape consisting of the
本実施の形態のエンジン１０１は直列４気筒エンジンであり、１番から４番までのすべての燃焼室１１７での爆発は、クランクシャフトが１８０度回転する毎に発生する。このとき燃焼室１１７で爆発が生じない時よりも、燃焼室１１７で爆発が生ずる時の方が、クランクシャフト１１１に大きな曲げ振動が発生する。このためクランクシャフト１１１に生ずる曲げ振動の共振周波数は、爆発が発生するクランクシャフトの１８０度毎の角度位置と、その他の角度位置とで相違することになる。
The
そこで本実施の形態では、幅広部２２２と幅狭部２２３とからなる凹凸形状によって弾性体２２１の幅に差を持たせ、クランクシャフト１１１に生ずる二種類の曲げ振動の共振周波数に適合させるように、トーショナルダンパ２０１の半径方向に二種類の固有振動数が設定されるようにした。
Therefore, in the present embodiment, the width of the
幅広部２２２と幅狭部２２３との範囲及び位置は、クランクシャフト１１１に生ずる曲げ振動の共振周波数とトーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数との間に相関関係を持たせる、という意味合いがある。
The range and position of the
前述したとおり、１番と４番のピストン１１５と２番と３番のピストン１１５とは１８０度ずれた位相で駆動され、それぞれの燃焼室１１７での燃焼のタイミングは、気筒毎に１８０度位相がずれて実行される。
As described above, the No. 1 and No. 4
例えば点火順序が１番→２番→４番→３番のエンジン１０１の場合、１番のピストン１１５が圧縮上死点に位置する場合には、２番のピストン１１５は膨張下死点、４番のピストン１１５は圧縮下死点、３番のピストン１１５は吸気下死点に位置づけられる。このため１番の燃焼室１１７で爆発が生じ、クランクシャフト１１１が１８０度回転した位置では、２番のピストン１１５が圧縮上死点に移動し、２番の燃焼室１１７で爆発が発生する。続いてクランクシャフト１１１が１８０度回転すると、今度は４番のピストン１１５が圧縮上死点に移動し、４番の燃焼室１１７で爆発が発生する。そしてさらにクランクシャフト１１１が１８０度回転すると、今度は３番のピストン１１５が圧縮上死点に移動し、３番の燃焼室１１７で爆発が発生する。
For example, when the firing order is 1st → 2nd → 4th →
つまり１番と４番のピストン１１５に関しては、３６０度位相がずれた位置で燃焼が行われ、２番と３番のピストン１１５に関しても、３６０度位相がずれた位置で燃焼が行われる。そして１番及び４番のピストン１１５と、２番及び３番のピストン１１５との間の燃焼タイミングは、それぞれ１８０度位相がずれている。
That is, the first and
そこで図２及び図３に示すように、弾性体２２１は、１８０度の位置で対称となるように、９０度毎に軸方向の幅を異ならせている。より詳細には、幅広部２２２同士が１８０度の位置で対称となり、幅狭部２２３同士が１８０度の位置で対称となり、そして９０度毎に幅広部２２２と幅狭部２２３とが隣り合うように配列されている。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the
こうして形成された弾性体２２１は、各ピストン１１５の圧縮上死点、膨張下死点、吸気下死点、及び圧縮下死点と、幅広部２２２及び幅狭部２２３の中央位置とを合わせて位置決めされる。この際、幅広部２２２と幅狭部２２３とのいずれを爆発位置に合わせるかは、幅広部２２２と幅狭部２２３とによって決定されることになるトーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数に応じて設定される。
The
ここで弾性体２２１の幅広部２２２及び幅狭部２２３による凹凸形状については、弾性体２２１の一側端側にのみ形成されている一例（図３（ａ）参照）と、両側端に形成されている別の一例（図３（ｂ）参照）とがある。凹凸の大きさが同一であるという条件を前提とすると、凹凸形状が一側端側にのみ形成されている実施の形態よりも、凹凸形状が両端に形成されている実施の形態の方が、トーショナルダンパ２０１に生じさせる半径方向の固有振動数の差が大きくなる。
Here, regarding the uneven shape due to the
そこでいずれの形態を選択するかについては、その一つの要因として、トーショナルダンパ２０１に生じさせたい半径方向の固有振動数の差の大小を考慮し、適宜選択すればよい。
Therefore, which form should be selected may be appropriately selected in consideration of the magnitude of the difference in the natural frequency in the radial direction to be generated in the
以上説明したように、トーショナルダンパ２０１がエンジン１０１に組み付けられた場合、弾性体２２１の幅広部２２２及び幅狭部２２３の位置は、ピストン１１５の位置と相関関係を持つ。
As described above, when the
このような相関関係は、クランクシャフト１１１に対するトーショナルダンパ２０１の固定角度の設定によって実現される。このためトーショナルダンパ２０１においては、弾性体２２１の幅広部２２２及び幅狭部２２３の位置との関係で、絶対位置が定められていなければならない。
Such a correlation is realized by setting the fixed angle of the
こうした絶対位置に対する弾性体２２１の周方向の位置決めは、一例として、ハブ２１１と振動リング２３１との間の隙間Ｇに弾性体２２１を嵌合するに際して、弾性体２２１を正しい位置に位置づけることによって実現可能である。別の一例としては、ハブ２１１と振動リング２３１との間の隙間Ｇに嵌合させるに際しての弾性体２２１の位置決めは厳密に行わず、弾性体２２１の嵌合後に、例えば弾性体２２１に凸ラインマークなどの目印を付加することによっても実現可能である。
Positioning of the
このような構成において、エンジン１０１が始動し、クランクシャフト１１１が回転すると、トーショナルダンパ２０１も回転する。この際、トーショナルダンパ２０１は、プーリＰも構成しているので、ウォーターポンプやエアコン用コンプレッサ等の補機類に対する動力の伝達が可能となる。
In such a configuration, when the
トーショナルダンパ２０１は、捩り方向に固有振動数を持つ。このためクランクシャフト１１１が回転して捩り振動が発生する場合、トーショナルダンパ２０１の捩り方向の固有振動数を回転軸の捩り共振周波数に適合するようにチューニングしておけば、クランクシャフト１１１に発生する捩り振動を吸収し、これを低減することができる。
The
その一方で、クランクシャフト１１１には曲げ振動も発生する。
On the other hand, bending vibration also occurs in the
クランクシャフト１１１に生ずる曲げ振動は、前述したとおり、燃焼室１１７で爆発が生じない時よりも、燃焼室１１７で爆発が生ずる時の方が大きくなる。
As described above, the bending vibration generated in the
そこで本実施の形態では、弾性体２２１の周方向に幅広部２２２と幅狭部２２３とを設け、回転角度に応じて変動するクランクシャフト１１１の曲げ振動の共振周波数にトーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を適合させるようにしている。これによってクランクシャフト１１１に生ずる曲げ振動を効果的に抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
このとき本実施の形態が採用しているのは、弾性体２２１の一側端側（図３（ａ）参照）又は両側端（図３（ｂ）参照）に、幅広部２２２と幅狭部２２３とを周方向に隣り合わせた凹凸形状を持たせるだけという簡単で簡素な手法のみである。
At this time, what is adopted in this embodiment is a
このため弾性体２２１の周方向の厚みを均一に保つことができるので、回転時に捩り方向に対して弾性体２２１に加わるゴム歪が均一となり、弾性体２２１の耐久性の劣化を抑制することができる。
Therefore, since the thickness of the
また組み立て時、ハブ２１１と振動リング２３１との間の隙間Ｇに冶具によって弾性体２２１を挿入するに際して、幅広部２２２と幅狭部２２３とからなる凹凸形状を有さない均一厚みの弾性体（例えば図１３に例示する弾性体２１）を扱う場合と作業上の相違はない。このためトーショナルダンパ２０１の組み立て性を損なうこともない。
Further, at the time of assembling, when the
また本実施の形態によれば、ハブ２１１と振動リング２３１とを一切変更することなく、弾性体２２１に設ける幅広部２２２と幅狭部２２３との幅や形状を変更するだけで、トーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を適宜変更することができる。このため汎用性の高い構造とすることができる。
Further, according to the present embodiment, the torsional damper is simply changed in the width and shape of the
この点は、弾性体の周方向の厚みが均一であるか不均一であるかを問わず、トーショナルダンパの最終形態として見たとき、弾性体の周方向の厚みは、リムの外周面と楕円形状に形成された振動リングの内周面との寸法によって決定される特許文献２に記載された発明と相違するところである。特許文献２に記載された発明では、トーショナルダンパの半径方向に設定される二種類の固有振動数の相対的な関係性は、リムの外周面と振動リングの内周面との寸法関係によって一意に定められ、これを変動させることはできないからである。 In this respect, regardless of whether the thickness of the elastic body in the circumferential direction is uniform or non-uniform, when viewed as the final form of the torsional damper, the thickness of the elastic body in the circumferential direction is the same as that of the outer peripheral surface of the rim. This is different from the invention described in Patent Document 2, which is determined by the dimension of the vibrating ring formed in an elliptical shape with the inner peripheral surface. In the invention described in Patent Document 2, the relative relationship between the two types of natural frequencies set in the radial direction of the torsional damper depends on the dimensional relationship between the outer peripheral surface of the rim and the inner peripheral surface of the vibration ring. This is because it is uniquely defined and cannot be changed.
本実施の形態によれば、弾性体２２１は、１８０度の位置で対称となるように、軸方向の幅を異ならせている。
According to the present embodiment, the
したがって位相差１８０度の位置で曲げ振動数が一致するエンジン１０１に適したトーショナルダンパ２０１を得ることができる。
Therefore, it is possible to obtain a
本実施の形態によれば、弾性体２２１は、１８０度の位置で対称となるように、軸方向の幅を異ならせ、９０度毎に軸方向の幅を異ならせている。
According to the present embodiment, the
したがって９０度毎に曲げ振動周波数を変化させる直列４気筒の４サイクルエンジン１０１に適したトーショナルダンパ２０１を得ることができる。
Therefore, it is possible to obtain a
本実施の形態によれば、弾性体２２１は、軸方向の一側端部を凹凸形状にすることにより、軸方向の幅を異ならせたり（図３（ａ）参照）、軸方向の両側端部を凹凸形状にすることにより、軸方向の幅を異ならせたりしている（図３（ｂ）参照）。
According to the present embodiment, the
したがってクランクシャフト１１１の回転位置に応じて変動する曲げ振動の共振周波数の違いの程度に応じて、トーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を容易に変化させることができる。
Therefore, the natural frequency in the radial direction of the
本実施の形態によれば、軸方向の両側端部を凹凸形状にすることにより軸方向の幅を異ならせた場合、弾性体２２１は、軸方向に対称形に形成されている。
According to the present embodiment, the
したがって複雑な計算などをすることなく、トーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を容易に設定することができ、設計の容易化を図ることができる。
Therefore, the natural frequency in the radial direction of the
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態を図７ないし図１１に基づいて説明する。本実施の形態も、直列４気筒の４ストロークエンジンのプーリへの適用例である。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 11. This embodiment is also an example of application to a pulley of an in-line 4-cylinder 4-stroke engine. The same parts as those of the first embodiment are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図７に示すように、本実施の形態の弾性体２２１は、周方向に厚み（肉厚）が異なる部分を有する円環状のものである。弾性体２２１の厚みは、９０度の間隔で厚みｔと厚みｔ－αとに変化するように設定され、これらの厚みｔの部分（以下「厚部２２１ａ」とも呼ぶ）と厚みｔ－αの部分（以下「薄部２２１ｂ」とも呼ぶ）との間で厚みが徐変するように構成されている。したがって二カ所の厚部２２１ａは１８０度の間隔で互いに対面し、これらに隣接する二カ所の薄部２２１ｂも１８０度の間隔で互いに対面している。このような構成上、厚部２２１ａと薄部２２１ｂとの間の厚みの差は、αとなる。
As shown in FIG. 7, the
図９に示すように、本実施の形態のハブ２１１は、第１の実施の形態のハブ２１１と同様に、固定部２１２を中心位置に備え、固定部２１２から径方向外方に向けて立ち上げられたステー２１３を介してリム２１４を設けている。固定部２１２とステー２１３とリム２１４とからなるハブ２１１は、例えば金属を材料として一体に形成されており、これらの固定部２１２、ステー２１３及びリム２１４は、すべて取付孔２１２ａを中心とする真円形状をしている。
As shown in FIG. 9, the
弾性体２２１は、ハブ２１１に設けられたリム２１４と振動リング２３１との間に介在し、両者を連結する。このときリム２１４と振動リング２３１との間の隙間Ｇは、弾性体２２１における薄部２２１ｂの厚みよりも小さいため、弾性体２２１は、リム２１４と振動リング２３１との間で押し潰された状態を維持する。
The
図１１に示すように、リム２１４と振動リング２３１との間に介在する弾性体２２１は、押し潰されて幅方向に拡がる。弾性体２２１をなすゴム素材は非圧縮性であるため、圧縮の前後で同一の体積が維持されるからである。このときの弾性体２２１の拡張量は、押し潰される量の違いから、薄部２２１ｂよりも厚部２２１ａの方が多くなる。図１０は薄部２２１ｂの領域、図１１は厚部２２１ａの領域をそれぞれ示している。したがって厚部２２１ａの領域は幅広部２２２となり、薄部２２１ｂの領域は幅狭部２２３となる。
As shown in FIG. 11, the
第１の実施の形態と同様に、幅広部２２２と幅狭部２２３とでは弾性率が相違する。ただし第１の実施の形態とは反対に、幅広部２２２の方は弾性率が大きく、幅狭部２２３の方は弾性率が小さい。幅広部２２２は幅狭部２２３よりも圧縮率が大きいからである。
Similar to the first embodiment, the elastic modulus is different between the
リム２１４と振動リング２３１との間に組み込まれた弾性体２２１は、時間の経過とともにその形状、つまり厚部２２１ａと薄部２２１ｂとを有する形状に馴染んでいく。
The
ハブ２１１と弾性体２２１とには、互いの位置を合わせるための目印Ｍ１，Ｍ２が設けられている。ハブ２１１に設けられた目印Ｍ１は、固定部２１２の取付孔２１２ａに形成されたキー溝２１２ｂである。弾性体２２１には、凹凸部、刻印、塗色などの形態で目印Ｍ２が設けられている。
The
このような構成において、本実施の形態では、弾性体２２１の周方向に幅広部２２２と幅狭部２２３とを設け、回転角度に応じて変動するクランクシャフト１１１の曲げ振動の共振周波数にトーショナルダンパ２０１の半径方向の固有振動数を適合させるようにしている。これによってクランクシャフト１１１に生ずる曲げ振動を効果的に抑制することができる。
In such a configuration, in the present embodiment, the
このとき本実施の形態が採用しているのは、弾性体２２１に圧縮率が大きい厚みｔの部分（厚部２２１ａ）と圧縮率が小さい厚みｔ－αの部分（薄部２２１ｂ）とを用意し、これによって幅広部２２２と幅狭部２２３とを周方向に隣り合わせるだけという簡単で簡素な手法のみである。
At this time, what is adopted in this embodiment is that the
このため弾性体２２１は、非圧縮状態にある単体として見ると、周方向に厚みが異なる領域を有するという点では、特許文献２に記載された弾性体（文献２の「弾性体２２」）と共通する。これに対して完成したトーショナルダンパ２０１に組み込まれた状態として見たときには、周方向の厚みが均一に保たれた形態となる。したがって回転時に捩り方向に対して弾性体２２１に加わるゴム歪は均一となり、弾性体２２１の耐久性の劣化を抑制することができる。
Therefore, the
本実施の形態では、ハブ２１１にキー溝２１２ｂが設けられている。これによってエンジン１０１のクランクシャフト１１１に対するトーショナルダンパ２０１の取り付け角度が定められる。これにより１番から４番までの燃焼室１１７で爆発が生ずる時のトーショナルダンパ２０１の角度位置、つまり幅広部２２２と幅狭部２２３との角度位置の関係が定められるわけである。
In this embodiment, the
そこで本実施の形態では、ハブ２１１と弾性体２２１との目印Ｍ１，Ｍ２を位置合わせすることによって、クランクシャフト１１１の曲げ振動の共振周波数に半径方向の固有振動数が適合する位置に幅広部２２２と幅狭部２２３とが位置決めされるようにすることができる。これによってトーショナルダンパ２０１の組み立てに際して、弾性体２２１の位置決めの容易化を図ることができる。このような組立作業の容易化は、振動リング２３１の内周面が真円形状であることによっても図られている。内周面が真円であれば振動リング２３１をいかような角度にも取り付けることができるため、その組立性が良好になるからである。この点は、例えば特許文献２に記載されている振動リング（文献２の「外周部２０」）と比較することで、その優位性を確認することができる。特許文献２に記載されている振動リングは、その内周面が楕円形なので、組み立てに際してその角度を正確に合わせなければならないのである。
Therefore, in the present embodiment, by aligning the marks M1 and M2 between the
（変形例）
実施に際しては、各種の変形や変更が許容される。
(Modification example)
Various deformations and changes are allowed in the implementation.
例えばハブ２１１は、固定部２１２とステー２１３とリム２１４とのうち、いずれか一つ又は二つのものが別体となり、互いに連結結合されて構成されていても良い。
For example, the
また第１の実施の形態における弾性体２２１の凹凸形状、あるいは第２の実施の形態における弾性体２２１の周方向への厚み変化によって持たせた幅広部２２２及び幅狭部２２３を１８０度の位置で対称となるようにしたのは、トーショナルダンパ２０１をエンジン１０１のクランクシャフト１１１に固定したからである。つまりクランクシャフト１１１に発生する曲げ振動の強弱は、位相差が１８０度の位置では強又は弱で一致し、その時の共振周波数も一致しているという特性があることを考慮し、これに幅広部２２２及び幅狭部２２３の位置を合わせたためである。したがって位相差１８０度の位置で曲げ振動の共振周波数が一致しない回転軸の振動をトーショナルダンパ２０１によって抑制する場合には、幅広部２２２及び幅狭部２２３による凹凸形状は、１８０度の位置で対称となるようにする必要はない。
Further, the
また第１の実施の形態における弾性体２２１の凹凸形状、あるいは第２の実施の形態における弾性体２２１の周方向への厚み変化によって持たせた幅広部２２２及び幅狭部２２３を１８０度の位置で対称となるように、９０度毎に軸方向の幅を異ならせたのは、トーショナルダンパ２０１を直列４気筒の４サイクルエンジン１０１のクランクシャフト１１１に固定したからである。例えば３気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンに適用する場合には、弾性体２２１の軸方向の幅を９０度毎に異ならせる必要はない。
Further, the
また第１の実施の形態では、全周にわたり均一な肉厚を持つ弾性体２２１を例示したが、必ずしもこれに限るわけでなく、弾性体２２１は、一部において厚みが異なる部分を有していてもよい。
Further, in the first embodiment, the
また第１の実施の形態では、ハブ２１１と弾性体２２１との間に、位置合わせのための目印Ｍ１，Ｍ２（第２の実施の形態を参照）を設けていない一例を示したが、実施に際しては、目印Ｍ１，Ｍ２を設けるようにしてもよい。
Further, in the first embodiment, an example is shown in which the marks M1 and M2 for alignment (see the second embodiment) are not provided between the
さらに本実施の形態ではトーショナルダンパ２０１をプーリＰとして構成したが、これは必ずしも必須というわけではなく、例えばクランクシャフト１１１に固定するフライホイールとして構成するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the
その他、様々な変形や変更が許容される。 In addition, various deformations and changes are allowed.
１０１ ・・・エンジン
１１１ ・・・クランクシャフト（回転軸）
１１２ ・・・カウンターバランス
１１３ ・・・ピン
１１４ ・・・コンロッド
１１５ ・・・ピストン
１１６ ・・・シリンダ
１１７ ・・・燃焼室
１１８ ・・・ボルト
２０１ ・・・トーショナルダンパ
２１１ ・・・ハブ
２１２ ・・・固定部
２１２ａ・・・取付孔
２１３ ・・・ステー
２１４ ・・・リム
２１５ ・・・貫通孔
２１６ ・・・リム凸部
２２１ ・・・弾性体
２２２ ・・・幅広部
２２３ ・・・幅狭部
２３１ ・・・振動リング
２３２ ・・・リング凹部
２３３ ・・・Ｖ溝
２４１ ・・・コンボリューション部
Ｇ ・・・隙間
Ｐ ・・・プーリ
101 ・ ・ ・
112 ・ ・ ・
Claims (5)
前記ハブの外周面に円環状の弾性体を均一な厚みで介在させて連結される円環状の振動リングと、
を備え、
回転角度に応じて変化する前記回転軸の曲げ振動の共振周波数に半径方向の固有振動数が適合するように、非圧縮状態での前記弾性体の厚みを周方向に部分的に異ならせることによって、前記ハブと前記振動リングとの間で圧縮された状態での前記弾性体の圧縮率を周方向に部分的に異ならせた、
ことを特徴とするトーショナルダンパ。 A hub with a fixed portion fixed to the rotating shaft in the center and an annular surface on the outer peripheral surface.
An annular vibrating ring connected to the outer peripheral surface of the hub with an annular elastic body interposed therebetween at a uniform thickness.
Equipped with
By partially differentiating the thickness of the elastic body in the uncompressed state in the circumferential direction so that the natural frequency in the radial direction matches the resonance frequency of the bending vibration of the rotating shaft that changes according to the rotation angle. , The compression ratio of the elastic body in a compressed state between the hub and the vibration ring was partially different in the circumferential direction .
A torsional damper that is characterized by that.
請求項１に記載のトーショナルダンパ。 The elastic bodies have different thicknesses so as to be symmetrical at a position of 180 degrees.
The torsional damper according to claim 1 .
請求項２に記載のトーショナルダンパ。 The elastic body has a different thickness every 90 degrees.
The torsional damper according to claim 2 .
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のトーショナルダンパ。 The hub and the elastic body are provided with marks for aligning with each other.
The torsional damper according to any one of claims 1 to 3 , wherein the torsional damper is characterized in that.
ことを特徴とする請求項４に記載のトーショナルダンパ。 The mark provided on the hub is a keyway.
The torsional damper according to claim 4 .
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