JP7067381B2 - ダンパー装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトに装着されて同クランクシャフトの振動を抑えるダンパー装置に関するものである。

従来、内燃機関におけるクランクプーリーの配設部分に、クランクシャフトの振動を抑えるためのダンパー機能を持たせることが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１のダンパー装置では、クランクプーリーがゴム材料からなる弾性部材を介してクランクシャフトに設けられている。こうしたダンパー装置では、クランクプーリーがダイナミックダンパーの質量体として機能することによってクランクシャフトの振動が抑えられる。

実開平６－７８６４８号公報

近年、内燃機関の熱効率を向上させるために、ピストンのストローク量が大きくなる傾向にある。この場合、単にピストンのストローク量を大きくすると、クランクシャフトの曲げ方向における剛性が低くなり易くなるため、クランクシャフトの曲げ振動（特に、中程度以上の周波数領域の振動）の増大が問題になり易くなる。

こうしたクランクシャフトの曲げ振動は、上述したような弾性部材や質量体を用いたダンパー装置を設けることによって抑えることが可能になる。しかしながら、こうしたダンパー装置によって中程度以上の周波数領域のクランクシャフトの曲げ振動を適正に抑えようとすると、同ダンパー装置の構造が複雑になってしまうために、同ダンパー装置の設置のためのスペースが大きくなってしまう。これは内燃機関の大型化を招くことになるため好ましくない。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小さい配置スペースでクランクシャフトの曲げ振動を抑えることのできるダンパー装置を提供することにある。

上記課題を解決するためのダンパー装置は、ダイナミックダンパーの質量体として機能する部分と同ダイナミックダンパーの弾性体として機能する部分とが一体の金属板によって構成されているダンパープレートを有し、同ダンパープレートがクランクシャフトと一体回転するように同クランクシャフトの一端に設けられているダンパー装置であって、前記ダンパープレートの固有振動数と、前記クランクシャフトの曲げ振動が取り得る周波数の範囲に含まれる特定周波数とが同一になっている。

上記構成では、クランクシャフトの曲げ振動が取り得る周波数の範囲に含まれる特定周波数を固有振動数とするダンパープレートが、ダイナミックダンパーとして、クランクシャフトに設けられる。これにより、内燃機関の運転に伴って特定周波数での曲げ振動がクランクシャフトに発生する場合にはダンパープレートが共振してクランクシャフトの振動エネルギーを吸収するようになるため、クランクシャフトの特定周波数での曲げ振動を的確に抑えることができる。しかも、上記ダンパープレートが一体の金属板によって構成されているため、質量体としてのクランクプーリーがゴム材料からなる弾性部材を介してクランクシャフトに設けられた構造のダンパー装置と比較して、小さいスペースでダンパー装置を配置することができる。

上記ダンパー装置において、前記ダンパープレートは、円板状をなすとともに、同ダンパープレートを前記クランクシャフトに締結固定するためのねじ部材が挿通される挿通孔と、前記挿通孔よりも外周側に配置された貫通孔と、を有しており、前記貫通孔の前記挿通孔側の縁部は、前記ダンパープレートの周方向に延びる第１縁部と、前記周方向において前記第１縁部を挟むように配置されるとともに前記貫通孔の周囲方向における曲率が前記第１縁部の前記周囲方向における曲率よりも大きい第２縁部と、を有しており、前記挿通孔および前記貫通孔は、前記挿通孔の中心と前記貫通孔の中心とが前記ダンパープレートの径方向に延びる同一直線上において並ぶ態様で設けられている。

上記構成では、ダンパープレートにおける挿通孔の周縁や貫通孔の周縁において応力集中が生じる。そして、貫通孔における上記挿通孔側の縁部では、同貫通孔の周囲方向における曲率の小さい部分（第１縁部）よりも同曲率の大きい部分（第２縁部）のほうが応力が集中し易い。そのため、そうした貫通孔の第２縁部と挿通孔との距離が大きくなるようにそれら挿通孔および貫通孔を配置することにより、応力集中によって同応力が局所的に大きくなることが抑えられるようになると云える。

上記構成によれば、挿通孔の中心と貫通孔の中心とがダンパープレートの径方向に延びる同一直線上において並ぶ態様でそれら挿通孔および貫通孔が設けられるため、貫通孔の第１縁部は挿通孔の近くに配置されるものの、同貫通孔の第２縁部は挿通孔の比較的遠くに配置されるようになる。このように上記構成によれば、貫通孔の上記挿通孔側の縁部の中でも応力が集中し易い第２縁部と挿通孔との距離が大きくなるように、それら挿通孔および貫通孔を配置することができる。そのため、貫通孔および挿通孔の周縁において、応力集中によって同応力が局所的に大きくなることを抑えることが可能になる。

上記ダンパー装置において、前記貫通孔は、前記周方向に間隔を置いて並ぶように複数設けられており、前記ダンパープレートは、前記貫通孔よりも外周側において、隣り合う２つの前記貫通孔に渡って前記周方向に延びる外周孔を有し、前記外周孔は、前記隣り合う２つの前記貫通孔の間隙に向けて突出する凸状の部分を有するとともに、前記外周孔と前記貫通孔とに挟まれた部分が一定の幅で延びる態様で設けられている。

上記構成によれば、ダンパープレートにおける貫通孔と外周孔とに挟まれた部分を帯状で延びる構造にすることができ、同部分（帯状部分）を介して、ダンパープレートの外周側の部分を回転中心側の部分によって支持させる構造にすることができる。こうした帯状部分は応力が集中し易いうえに、同帯状部分に部分的に幅が狭い部位があると、その部位に応力が集中してしまい、同部位にかかる応力が局所的に大きくなるおそれがある。この点、上記構成によれば、帯状部分の幅が一定になっているため、同帯状部分に作用する応力が局所的に大きくなることを抑えることができる。

上記ダンパー装置において、前記ダンパープレートは、板厚が部分的に薄くなるように外面が窪んだ部分からなる薄肉部を有しており、且つ、前記外面における前記薄肉部と同薄肉部に隣接する隣接部との境界の少なくとも一部を含む部分が、角の形成されないなだらかな面によって構成されている。

上記構成によれば、薄肉部と隣接部との境界の全てが角になっているものと比較して、同境界に応力が集中しにくい構造にすることができる。そのため、ダンパープレートの耐久性能の向上を図ることができる。

本発明のダンパー装置によれば、小さい配置スペースでクランクシャフトの曲げ振動を抑えることができる。

一実施形態のダンパー装置が適用されるクランクシャフトおよびその周辺の側面部分断面図。 ダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 本実施形態のダンパー装置の動作態様を説明するための原理図。 クランクシャフトの曲げ振動の周波数とイナータンスとの関係を示すグラフ。 変形例のダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は（ｂ）の６Ａ－６Ａ線に沿った端面図であり、（ｂ）は平面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 変形例のダンパープレートの挿通孔周辺の（ａ）は（ｂ）の８Ａ－８Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は側断面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 同ダンパープレートの一部を拡大して示す平面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は（ｂ）の１１Ａ－１１Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は平面図。 同ダンパープレートにおける外周孔の周辺を拡大して示す平面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 同ダンパープレートの溝部およびその周辺を拡大して示す側断面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 同ダンパープレートの薄肉部の一部を拡大して示す側断面図。 変形例のダンパープレートの（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は平面図。 同ダンパープレートの薄肉部の一部を拡大して示す側断面図。

以下、ダンパー装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０は出力軸としてのクランクシャフト１１を有している。クランクシャフト１１における回転軸Ｌの延びる方向（以下、回転軸方向［図１の左右方向］）の一端には、同クランクシャフト１１側から順に、センサープレート１２、ダンパープレート２０、およびドライブプレート１３が一体回転するように固定されている。ドライブプレート１３はトルクコンバータ１４に固定されている。

センサープレート１２、ダンパープレート２０、およびドライブプレート１３は、いずれも金属材料によって略円板状に形成されている。センサープレート１２はクランクセンサー（図示略）によるクランクシャフト１１の回転角の検出に利用される部材である。ダンパープレート２０は、クランクシャフト１１の曲げ振動を抑えるダイナミックダンパーとして機能する部材である。このダンパープレート２０の具体構造については後に詳述する。ドライブプレート１３は、クランクシャフト１１とトルクコンバータ１４との連結に用いられる連結部材である。

センサープレート１２、ダンパープレート２０、およびドライブプレート１３は以下のようにクランクシャフト１１に固定されている。
クランクシャフト１１の回転軸方向における上記トルクコンバータ１４側（図１の左側）の端面には、複数（本実施形態では１０個）のねじ穴１５が、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように設けられている。また、各プレート１２，１３，２０の平面視（図１の左側から見た状態）における中央部分には、その厚さ方向に貫通する複数（本実施形態では、１０個）の挿通孔１２Ａ，１３Ａ，２０Ａが、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。そして、各プレート１２，１３，２０の挿通孔１２Ａ，１３Ａ，２０Ａに各別にボルト１６が挿通されるとともに、その状態でボルト１６がクランクシャフト１１のねじ穴１５に固定される。これにより、各プレート１２，１３，２０がクランクシャフト１１に締結固定されている。

また、ドライブプレート１３は、トルクコンバータ１４に一体回転するように固定されている。詳しくは、ドライブプレート１３の外縁部分には、その厚さ方向に貫通する複数（本実施形態では、６個）の貫通孔１３Ｂが上記回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように設けられている。そして、ドライブプレート１３の貫通孔１３Ｂに各別にボルト１７が挿通されるとともに、その状態でボルト１７がトルクコンバータ１４の外壁のねじ穴１８に固定される。これにより、ドライブプレート１３がトルクコンバータ１４に締結固定されている。

以下、ダンパープレート２０の具体構造について説明する。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ダンパープレート２０は外形が円形の金属板からなる。ダンパープレート２０の平面視における中心部分には断面円形状の貫通孔（中心孔２１）が形成されている。また、ダンパープレート２０の平面視における中央部分（詳しくは、中心孔２１の周縁）には、同プレート２０の厚さ方向に貫通する複数の挿通孔２０Ａが、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。ダンパープレート２０における挿通孔２０Ａよりも外縁側の部分には、その回転中心を対称点として点対称になる断面形状の複数（本実施形態では８個）の貫通孔（肉抜き部２３）が、回転軸Ｌの周りに等角度間隔で並ぶように形成されている。

本実施形態では、ダンパープレート２０の固有振動数と、内燃機関１０の運転時においてクランクシャフト１１の曲げ振動が取り得る周波数の範囲に含まれる特定周波数Ｆとが同一になっている。具体的には、上記特定周波数Ｆは、クランクシャフト１１の固有振動数（本実施形態では、５６０Ｈｚ）と同一の周波数になっている。なお、ダンパープレート２０の固有振動数を設定するためのパラメータとしては、ダンパープレート２０の質量や材質、形状（例えば厚さ、肉抜き部２３の配置）などが挙げられる。本実施形態では、ダンパープレート２０に複数の肉抜き部２３を設けて同ダンパープレート２０を適度に軽量且つ低剛性の構造にすることにより、ダンパープレート２０の固有振動数を特定周波数Ｆにしている。

以下、ダンパープレート２０を設けることによる作用について説明する。
図３に示すように、内燃機関１０の運転時においては、コンロッド（図示略）からクランクシャフト１１に間欠的に力（図３中に一例を矢印Ａで示す）が加えられることにより、同クランクシャフト１１に曲げ振動が発生するようになる。このときクランクシャフト１１の端部は、同クランクシャフト１１の回転軸Ｌが円を描くように移動する、いわゆる首振り動作（図３中に一例を矢印Ｂで示す動作）するようになる。そして、こうしたクランクシャフト１１の端部の首振り運動に伴って、同クランクシャフト１１の端部に固定されたダンパープレート２０は、図３中に矢印Ｃで示すように、回転軸Ｌの周りにおいて波打つように周期的に変形するようになる。

本実施形態では、ダンパープレート２０の固有振動数がクランクシャフト１１の固有振動数（特定周波数Ｆ）と同一になっており、同ダンパープレート２０がダイナミックダンパーとしてクランクシャフト１１に一体に設けられている。そのため、内燃機関１０の運転に伴って特定周波数Ｆでの曲げ振動がクランクシャフト１１に発生すると、この曲げ振動を互いに打ち消し合うようにダンパープレート２０が共振して、クランクシャフト１１の曲げ振動のエネルギーが吸収されるようになる。これにより、クランクシャフト１１の特定周波数Ｆでの曲げ振動が的確に抑えられるようになる。

なお本実施形態では、ダンパープレート２０の平面視における中央部分（詳しくは、クランクシャフト１１に固定された部分）以外の部分が、ダイナミックダンパーの弾性体として機能するとともに、同ダイナミックダンパーの質量体としても機能するようになる。このように本実施形態では、ダイナミックダンパーの質量体として機能する部分と同ダイナミックダンパーの弾性体として機能する部分とが一体の金属板（ダンパープレート２０）によって構成されている。そのため、質量体としてのクランクプーリーがゴム材料からなる弾性部材を介してクランクシャフトに設けられる構造のダンパー装置と比較して、クランクシャフト１１の曲げ振動を抑えるためのダンパー装置（具体的には、ダンパープレート２０）を小さいスペースで配置することができる。また、ダンパープレート２０が、ゴム材料と比較して、高温環境下において特性が変化し難い金属材料によって構成されている。そのため、こうしたダンパープレート２０により、内燃機関１０の運転時における高温環境下においても高い振動低減効果が得られるようになる。

図４に、内燃機関の運転時におけるクランクシャフト１１の曲げ振動の周波数と同クランクシャフト１１についてのイナータンスとの関係を測定した結果を示す。なお、図４の実線は本実施形態の内燃機関１０での上記関係を示しており、図４の一点鎖線はダンパープレート２０が設けられない比較例の内燃機関での上記関係を示している。

図４に一点鎖線で示すように、ダンパープレート２０が設けられない比較例の内燃機関では、特定周波数Ｆ（＝クランクシャフト１１の固有振動数）において、同クランクシャフト１１についてのイナータンスが絶対値の大きい側のピーク値を示すようになる。このように比較例の内燃機関では、特定周波数Ｆにおいて、クランクシャフト１１の曲げ振動のエネルギーが大きくなってしまう。

これに対して、図４に実線で示すように、ダンパープレート２０が設けられる本実施形態の内燃機関１０では、特定周波数Ｆでのクランクシャフト１１についてのイナータンスが絶対値の大きい側のピーク値を示しておらず、且つ上記比較例の内燃機関と比べて小さい値になっている。このように本実施形態の内燃機関１０では、クランクシャフト１１の特定周波数Ｆでの曲げ振動が的確に抑えられるようになる。

ここで、ダイナミックダンパーの特性上、本実施形態の内燃機関１０（図４の実線）では、上記比較例の内燃機関（図４の一点鎖線）と比べて、特定周波数Ｆを間に挟む２つの周波数領域Ｆ１（本実施形態では、５２０Ｈｚ近辺），Ｆ２（同５９０Ｈｚ近辺）でのクランクシャフト１１の曲げ振動のエネルギーが大きくなってしまう。

この点、本実施形態では、ダンパープレート２０の質量がクランクシャフト１１の質量と比較してごく小さくなっている。そのため、図４から明らかなように、特定周波数Ｆを間に挟む２つの周波数領域Ｆ１，Ｆ２におけるイナータンスはさほど大きい値になっておらず、それら周波数領域Ｆ１，Ｆ２におけるクランクシャフト１１の曲げ振動のエネルギーの増大は小さく抑えられている。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）クランクシャフト１１の特定周波数Ｆでの曲げ振動を的確に抑えることができる。しかも、クランクシャフト１１の曲げ振動を抑えるためのダンパー装置（具体的には、ダンパープレート２０）を小さいスペースで配置することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・ダンパープレート２０の肉抜き部２３を省略してもよい。
・ダンパープレート２０に曲がった部分を設けるようにしてもよい。こうした構成によれば、曲がった部分を有していない構造のものと比較して、ダンパープレートの固有振動数の設定パラメータの１つである同ダンパープレートの剛性を高い自由度で設定することができるため、ダンパープレートの固有振動数の設定についての自由度を高くすることができる。こうした構造のダンパープレートの具体例を図５および図６に示す。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すダンパープレート３０には、その外縁が全周に渡って同ダンパープレート３０の厚さ方向における一方側（図５（ａ）の右側）に曲げられた形状の曲げ部３１が設けられている。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すダンパープレート４０には、その厚さ方向における一方側（図６（ａ）の右側）に突出するように曲げられた形状であり、且つ突端が回転軸Ｌを中心とする放射状に延びる形状の曲げ部４１が等角度間隔で設けられている。

・ダンパープレートの厚さを部分的に薄くするようにしてもよい。こうした構成によれば、厚さが一定のものと比較して、ダンパープレートの剛性を高い自由度で設定することができるため、ダンパープレートの固有振動数の設定についての自由度を高くすることができる。こうした構造のダンパープレートの具体例を図７に示す。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すダンパープレート５０では、円形の平板によって構成される平板部５１と同平板部５１の周囲を囲む円筒状の筒部５２とが一体に形成されている。このダンパープレート５０では、外縁部分（筒部５２）を残して、平面視における中央部分（平板部５１）の全体が薄くなっている。なお、ダンパープレート５０の平板部５１には、その回転中心Ｏを対称点として点対称になる断面形状の複数の貫通孔（肉抜き部５３）が、同回転中心Ｏの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。

上記構造のダンパープレートの他の具体例を図１３および図１４に示す。図１３（ａ）、図１３（ｂ）および図１４に示すように、円形の金属板からなるダンパープレート９０の平面視における中央部分（詳しくは、中心孔２１の周縁）には、同プレート９０の厚さ方向に断面円状で貫通する複数（この例では、１０個）の挿通孔９０Ａが、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。各挿通孔９０Ａには、ダンパープレート９０をクランクシャフトに締結固定するためのねじ部材としてのボルトが挿通される。ダンパープレート９０の外面における各挿通孔９０Ａの内縁（図１３（ｂ）にドットハッチングで示す部分）は、ダンパープレート９０の締結固定時にボルト座面とクランクシャフトとの間に実際に挟まれる部分（座部９１）になっている。ダンパープレート９０の一方側（図１３（ａ）における右側）の側面には、各座部９１よりも外周側において同座部９１に隣接する位置に、中心孔２１の周囲全周に渡って延びる溝部９２が設けられている。この溝部９２の内面は断面略Ｕ字状をなしている。ダンパープレート９０における溝部９２以外の部分は板厚が略同一になっている。

ダンパープレート９０の外周側の部分は、内周側の部分と比較して、遠心力が大きくなる部分であるためにダイナミックダンパーの質量体の質量を確保し易い部分である。上記ダンパープレート９０では、そうした外周側の部分（詳しくは、溝部９２よりも外周側の部分）の板厚が比較的厚くなっている。これにより、ダイナミックダンパーの質量体の質量が確保されている。また、ダンパープレート９０の外面における内周側の部分（詳しくは、溝部９２）の板厚が比較的薄くなっている。これにより、ダンパープレート９０の剛性を低くすることができ、ダンパープレート９０を撓み易くすることができる。

上記構造のその他の具体例を図１５および図１６に示す。図１５（ａ）、図１５（ｂ）および図１６に示すように、円形の金属板からなるダンパープレート１００の平面視における中央部分（詳しくは、中心孔２１の周縁）には、同プレート１００の厚さ方向に断面円状で貫通する複数（この例では、１０個）の挿通孔１００Ａが、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。各挿通孔１００Ａには、ダンパープレート１００をクランクシャフトに締結固定するためのねじ部材としてのボルトが挿通される。ダンパープレート１００の外面における各挿通孔１００Ａの内縁（図１５（ｂ）にドットハッチングで示す部分）は、ダンパープレート１００の締結固定時にボルト座面とクランクシャフトとの間に実際に挟まれる部分（座部１０１）になっている。

ダンパープレート１００では、各座部１０１よりも外周側（具体的には、図１５（ｂ）中の線Ｍ１よりも外周側）の部分が内周側の部分よりも板厚の薄い薄肉部１０２になっている。この薄肉部１０２は、略平板状に形成された素材（図１５（ａ）の二点鎖線参照）の一方側（図１５（ａ）における右側）の側面に切削加工を施すことによって形成される。薄肉部１０２の内周側（詳しくは、図１５（ｂ）における線Ｍ２よりも内周側）の部分は平面をなしており、同薄肉部１０２の外周側の部分は外周端に向かうに連れて同薄肉部１０２の板厚が徐々に厚くなるような湾曲面をなしている。また、図１５（ａ）および図１６に示すように、薄肉部１０２における内周側の部分と外周側の部分との境界Ｍ２には角が形成されておらず、同境界はなだらかな面の一部を構成している。なお、上記薄肉部１０２の全体を、ダンパープレート１００の外周端に向かうに連れて同薄肉部１０２の板厚が徐々に厚くなるような湾曲面や傾斜面によって構成したり、外周端に向かうに連れて同薄肉部１０２の板厚が徐々に薄くなるような湾曲面や傾斜面によって構成したりしてもよい。また、ダンパープレート１００の一方側（図１５（ａ）における右側）の面に切削加工を施すことに代えて、あるいは併せて、ダンパープレート１００の他方側（図１５（ａ）における左側）の面に切削加工を施すようにしてもよい。上記薄肉部１０２を切削加工以外の加工法によってダンパープレート１００に設けるようにしてもよい。

・板厚が部分的に薄くなるように外面が窪んだ部分からなる薄肉部を有するダンパープレートにおいて、同ダンパープレートの外面における上記薄肉部と同薄肉部に隣接する隣接部との境界の少なくとも一部を含む部分を、角の形成されないなだらかな面によって構成するようにしてもよい。こうした構成によれば、ダンパープレートに薄肉部が形成されているとはいえ、薄肉部と隣接部との境界の全てが角になっているものと比較して、上記薄肉部と隣接部との境界に応力が集中しにくい構造にすることができる。そのため、ダンパープレートの耐久性能の向上を図ることができる。

こうした構造のダンパープレートの具体例を図１７および図１８に示す。図１７（ａ）、図１７（ｂ）および図１８に示すように、円形の金属板からなるダンパープレート１１０の平面視における中央部分（詳しくは、中心孔２１の周縁）には、同プレート１１０の厚さ方向に断面円状で貫通する複数（この例では、１０個）の挿通孔１１０Ａが、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。各挿通孔１１０Ａには、ダンパープレート１１０をクランクシャフトに締結固定するためのねじ部材としてのボルトが挿通される。ダンパープレート１１０の外面における各挿通孔１１０Ａの内縁（図１７（ｂ）にドットハッチングで示す部分）は、ダンパープレート１１０の締結固定時にボルト座面とクランクシャフトとの間に実際に挟まれる部分（座部１１１）になっている。

ダンパープレート１１０には、中心孔２１の周囲全周に渡って回転軸方向に曲げられた形状の曲げ部１１２，１１３が２箇所設けられている。具体的には、ダンパープレート１１０の最外周部分が一方向（図１３（ａ）の右側）に曲がった第１曲げ部１１２になっている。また、ダンパープレート１１０の最外周部分と各座部１１１との間の中間部分が断面クランク状をなすように曲がった第２曲げ部１１３になっている。ダンパープレート１１０における第１曲げ部１１２と第２曲げ部１１３との間は、回転軸Ｌと直交する方向に延びる平板状の平板部１１４になっている。この平板部１１４は、ダンパープレート１１０における第２曲げ部１１３よりも内周側の部分に対して、回転軸方向における一方側（図１７（ａ）の左側）にずれた位置に設けられている。

図１７（ａ）に示すように、ダンパープレート１１０の板厚が部分的に薄くなるように同ダンパープレート１１０の外面が窪んだ部分からなる薄肉部１１５は、第２曲げ部１１３と平板部１１４との境界Ｍ３から各座部１１１の配設部分の外縁（図１７（ｂ）中の線Ｍ４）までの範囲に設けられている。この薄肉部１１５は、各部の板厚が略同一の素材（図１７（ａ）の二点鎖線参照）に対して、一方側（図１７（ａ）における右側）の側面に切削加工を施すことによって形成される。

図１７（ａ）および図１８に示すように、薄肉部１１５の外周部分（図１８中に矢印Ｐ１で示す部分）は、ダンパープレート１１０の内方（図１７（ａ）における左側）に向けて凸状の湾曲面をなしている。また、薄肉部１１５の内周部分（図１８中に矢印Ｐ２で示す部分）は、ダンパープレート１１０の外方（図１７（ａ）における右側）に向けて凸状の湾曲面をなしている。薄肉部１１５における外周部分と内周部分との境界には角が形成されておらず、同境界はなだらかな面の一部を構成している。したがって上記構成では、薄肉部１１５の全体が角のないなだらかな面によって構成されている。また、こうした薄肉部１１５と平板部１１４の外面との境界Ｍ３にも角が形成されておらず、同境界Ｍ３はなだらかな面の一部を構成している。したがって上記構成では、ダンパープレート１１０の外面における上記境界Ｍ３を含む部分が、角の形成されないなだらかな面によって構成されている。なお上記構成では、平板部１１４が隣接部に相当する。

上記ダンパープレート１１０による作用効果について説明する。
ダンパープレート１１０によれば、薄肉部１１５と平板部１１４との境界Ｍ３が角になっているものと比較して、同境界Ｍ３に応力が集中しにくい構造にすることができる。そのため、ダンパープレート１１０の耐久性能の向上を図ることができる。

ダンパープレート１１０の外周側の部分は、内周側の部分と比較して、遠心力が大きくなる部分であるためにダイナミックダンパーの質量体の質量を確保し易い部分である。上記ダンパープレート１１０では、そうした外周側の部分（詳しくは、第１曲げ部１１２および平板部１１４）に切削加工が施されておらず、同部分の板厚が比較的厚くなっている。これにより、ダイナミックダンパーの質量体の質量が確保されている。

また、ダンパープレート１１０の外面における内周側の部分（詳しくは、第２曲げ部１１３や、同第２曲げ部１１３と座部１１１との間の部分）に切削加工が施されており、同部分の板厚が比較的薄くなっている。これにより、ダンパープレート１１０の剛性を低くすることができ、ダンパープレート１１０を撓み易くすることができる。

さらに、ダンパープレート１１０では、その一部分（上記構成では平板部１１４）の配設位置を他の部分の配設位置に対して回転軸方向にずらすことにより、共振周波数を調整することができる。具体的には、ダンパープレート１１０の平板部１１４の配設位置を回転軸方向にずらす量を多くするほど、ダンパープレート１１０の共振周波数を高くすることができる。本実施形態では、第２曲げ部１１３を設けることによって平板部１１４を回転軸方向における一方側（図１７（ａ）の左側）にずらすことにより、共振周波数が高くされている。また本実施形態では、ダンパープレート１１０の曲げ部１１２，１１３の曲げ方向における内側（図１７（ａ）の右側）にあたる面に切削加工が施されている。これにより、ダンパープレート１１０の一部分を回転軸方向における一方側（図１７（ａ）の左側）にずらす量（詳しくは、ダンパープレート１１０において回転軸方向の一方側にずらされる部分）が多くなるため、その分だけダンパープレート１１０の共振周波数が高くなっている。

また、座部１１１の配設部分や同配設部分よりも内周側の部分は、ダイナミックダンパーの質量体や弾性体として機能しない部分である。上記ダンパープレート１１０では、そうした座部１１１の配設部分および同配設部分よりも内周側の部分（具体的には、境界Ｍ４よりも内周側の部分）には、薄肉部１１５の形成のための切削加工が施されない。そのため、ダンパープレート１１０を、座部１１１の配設部分や同配設部分よりも内周側の部分に対する仕上げ加工を必要としない構造にすることが可能になる。したがって、仕上げ加工が不要になる分だけ、ダンパープレート１１０の製造にかかるコストの削減を図ることができる。

なお、ダンパープレート１１０の前記境界Ｍ３の一部が角になっていてもよい。ダンパープレート１１０の境界Ｍ３の少なくとも一部が角の形成されないなだらかな面の一部を構成する構造であれば、同境界Ｍ３の全てが角になっているものと比較して、境界Ｍ３に応力が集中しにくい構造にすることができる。また、ダンパープレート１１０の一方側（図１７（ａ）における右側）の側面に切削加工を施すことに加えて、あるいは代えて、ダンパープレート１１０の他方側（図１７（ａ）における左側）の側面に切削加工を施すようにしてもよい。ダンパープレート１１０における前記境界Ｍ３よりも外周側の部分や、ダンパープレート１１０における座部１１１よりも内周側の部分を、薄肉部にしてもよい。また、上記薄肉部１１５を切削加工以外の加工法によってダンパープレート１１０に設けるようにしてもよい。

・ダンパープレートとクランクシャフト１１との間に、適当な大きさの減衰係数を有するダンパー部材を配設するようにしてもよい。こうした構成によれば、ダンパー部材が設けられないダンパー装置と比較して、広い範囲（ダンパープレートの固有振動数を含む）の周波数のクランクシャフト１１の曲げ振動を抑えることが可能になる。こうした構造のダンパープレートの具体例を図８に示す。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すダンパープレート６０では、平面視における中央部分に設けられた挿通孔６２に円筒状のカラー６４が嵌められている。このカラー６４はダンパープレート６０と異なる金属材料によって形成されている。カラー６４の軸方向（図８（ｂ）の左右方向）における長さは、ダンパープレート６０の厚さと略同一になっている。そして、カラー６４の中心孔６５にボルト１６が挿通された状態で同ボルト１６がクランクシャフト１１のねじ穴１５に固定されることにより、ダンパープレート６０がクランクシャフト１１に締結固定されている。

・ダンパープレートを、クランクシャフト１１における上記トルクコンバータ１４（図１）から遠い側の端部に取り付けてもよい。
・ダンパープレートの外周壁に間隔を置いて複数の凹部（またはスリット）を設けるなどして、同ダンパープレートにセンサープレートの機能を付与するようにしてもよい。この場合には、センサープレート１２を省略することができる。

・ダンパープレート２０の固有振動数（特定周波数Ｆ）は、クランクシャフト１１の固有振動数と一致させることに限らず、任意に変更可能である。要は、クランクシャフト１１の曲げ振動が取り得る周波数の範囲に含まれる特定周波数であって、曲げ振動のエネルギーを低減したい周波数をダンパープレートの固有振動数にすればよい。これにより、クランクシャフト１１の特定周波数での曲げ振動を的確に抑えることができる。

・挿通孔２０Ａの中心と肉抜き部２３の中心とがダンパープレート２０の径方向に延びる同一直線上において並ぶ態様で、それら挿通孔２０Ａおよび肉抜き部２３を配置するようにしてもよい。

以下、そうした配置態様の一例を図９および図１０を参照しつつ説明する。
図９（ａ）、図９（ｂ）および図１０に示すように、円形の金属板からなるダンパープレート７０の平面視における中央部分（詳しくは、中心孔２１の周縁）には、同プレート７０の厚さ方向に断面円状で貫通する複数（この例では、１０個）の挿通孔７０Ａが、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。各挿通孔７０Ａには、ダンパープレート７０をクランクシャフトに締結固定するためのねじ部材としてのボルトが挿通される。

また、ダンパープレート７０における挿通孔７０Ａよりも外周側の部分には、同プレート７０の厚さ方向に貫通する複数（この例では、１０個）の貫通孔（肉抜き部７３）が、回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。これら肉抜き部７３の断面形状は、略等脚台形状であり、ダンパープレート７０の径方向に延びる直線（例えば図中に一点鎖線で示す直線）を対称軸として線対称になる形状である。また、肉抜き部７３の４つの隅部７５，７６（詳しくは、回転軸Ｌ側の縁部の両端、および外周側の縁部の両端）は、同肉抜き部７３の内縁に沿う方向（以下、周囲方向）において円弧状で延びるように丸められた形状をなしている。

各貫通孔（肉抜き部７３）の上記挿通孔７０Ａ側（回転軸Ｌ側）の縁部では、その両端（隅部７５）の周囲方向における曲率が、それら隅部７５に挟まれた中間部分７７の周囲方向における曲率よりも大きくなっている。また、肉抜き部７３の中間部分７７の周囲方向における曲率は、挿通孔７０Ａの内周面の曲率よりも小さくなっている。なお、この例では、中間部分７７が第１縁部に相当し、隅部７５が第２縁部に相当する。そして、挿通孔７０Ａおよび肉抜き部７３は、挿通孔７０Ａの中心Ｃ１と肉抜き部７３の中心Ｃ２（本例では、肉抜き部７３の断面形状の重心と同一）とがダンパープレート７０の径方向に延びる同一直線（図中に一点鎖線で示す直線）上において並ぶ態様で設けられている。

以下、このように挿通孔７０Ａと肉抜き部７３とを配置することによる作用効果について説明する。
上記ダンパープレート７０では、挿通孔７０Ａの周縁や肉抜き部７３の周縁において応力集中が生じる。そして、肉抜き部７３における上記挿通孔７０Ａ側の縁部では、周囲方向における曲率の小さい中間部分７７よりも同曲率の大きい隅部７５のほうが応力が集中し易い。その一方で、挿通孔７０Ａは断面円形状であるため、同挿通孔７０Ａの内周面の各部における曲率は等しくなっている。

このことから、肉抜き部７３の上記挿通孔７０Ａ側の縁部の中でも応力が集中し易い隅部７５と挿通孔７０Ａとの距離が大きくなるようにそれら挿通孔７０Ａおよび肉抜き部７３を配置することにより、挿通孔７０Ａと肉抜き部７３とに挟まれた部分において生じる応力が小さくなり、応力集中によって同応力が局所的に大きくなることが抑えられるようになると云える。

上記ダンパープレート７０では、挿通孔７０Ａの中心Ｃ１と肉抜き部７３の中心Ｃ２とが径方向に延びる同一直線上において並ぶ態様で、それら挿通孔７０Ａおよび肉抜き部７３が設けられている。これにより、肉抜き部７３の中間部分７７が挿通孔７０Ａの近くに配置される一方で、同肉抜き部７３の各隅部７５は挿通孔７０Ａの比較的遠くに配置されている。このように上記構成によれば、肉抜き部７３の上記挿通孔７０Ａ側の縁部の中でも応力が集中し易い隅部７５と挿通孔７０Ａとの距離が大きくなるように、それら挿通孔７０Ａおよび肉抜き部７３を配置することができる。そのため、肉抜き部７３および挿通孔７０Ａの周縁において、応力集中によって同応力が局所的に大きくなることを抑えることができる。

なお、肉抜き部７３の断面形状は、線対称ではない形状にしたり隅部７５，７６を周囲方向において折れ曲がるように延びる形状にしたりするなど、任意に変更することができる。要は、肉抜き部７３の挿通孔７０Ａ側の縁部が、ダンパープレート７０の周方向に延びる第１縁部と、周方向において第１縁部を挟むように配置されるとともに周囲方向における曲率が上記第１縁部の周囲方向における曲率よりも大きい第２縁部とによって構成されていればよい。上記構成において、肉抜き部７３の周縁における応力の集中を抑えるためには、各隅部７５の周囲方向における曲率を小さくすることが望ましい。

・図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１２に示すように、ダンパープレート８０における肉抜き部８３よりも外周側に、隣り合う２つの肉抜き部８３に渡って円弧状で延びる貫通孔（外周孔８５）を複数（本例では１０個）設けるようにしてもよい。これら外周孔８５は、クランクシャフトの回転軸Ｌの周りにおいて等角度間隔で並ぶように形成されている。各外周孔８５は、縁部の周方向における中間位置において、隣り合う２つの肉抜き部８３の間隙に向けて突出する凸状をなす部分（凸状部８５Ａ）を有している。上記ダンパープレート８０では、外周孔８５（凸状部８５Ａを含む）と肉抜き部８３とに挟まれた部分が一定の幅（図１２中に「Ｗ」で示す）で延びるようになる態様で、各外周孔８５が配置されている。

以下、こうした外周孔８５を設けることによる作用効果について説明する。
上記ダンパープレート８０は、外周孔８５と肉抜き部８３とに挟まれた部分が帯状で延びる構造になっており、この帯状の部分（帯状部分ＢＴ）を介してダンパープレート８０における外周孔８５よりも外周側の部分が肉抜き部８３よりも回転中心（回転軸Ｌ）側の部分によって支持される構造になっている。こうした構造を採用することにより、外周孔８５が設けられないものと比較して、ダンパープレート８０の固有振動数を低くすることが可能になる。なお上記ダンパープレート８０では、肉抜き部８３よりも回転中心側の部分と外周孔８５よりも外周側の部分とを繋ぐ帯状部分ＢＴが長いほど、固有振動数の設定の自由度が高くなる。

ダンパープレート８０では、外周孔８５（帯状部分ＢＴ）を設けることにより、固有振動数の設定の自由度が高くなる一方で、同帯状部分ＢＴに応力が集中し易い構造になってしまう。そして、仮に帯状部分ＢＴにおいて部分的に幅が狭い部位があると、その部分に応力が集中してしまい、同部分にかかる応力が局所的に大きくなるおそれがある。

上記ダンパープレート８０では、帯状部分ＢＴの幅が一定になっている。そのため、帯状部分ＢＴの各部で生じる応力のばらつきが抑えられて、帯状部分ＢＴに作用する応力が局所的に大きくなることが抑えられるようになる。そして、そのようにした上で、上記帯状部分ＢＴを介してダンパープレート８０における外周側の部分を回転中心側の部分によって支持する構造を実現することができる。

なお、帯状部分ＢＴの各部の幅は、略一定であればよく、若干異なっていてもよい。ダンパープレート８０を、平板円板状に形成することの他、回転中心側の部分が外周側の部分に対して段差状に窪んだ円板状に形成することができる。上記ダンパープレート８０は、挿通孔８０Ａの中心と肉抜き部８３の中心とが径方向に延びる同一直線上において並ぶ構造のダンパープレートの他、挿通孔８０Ａの中心と肉抜き部８３の中心とが径方向に延びる同一直線上において並ばない構造のダンパープレートにも適用することができる。

１０…内燃機関、１１…クランクシャフト、１２…センサープレート、１２Ａ…挿通孔、１３…ドライブプレート、１３Ａ…挿通孔、１３Ｂ…貫通孔、１４…トルクコンバータ、１５…ねじ穴、１６…ボルト、１７…ボルト、１８…ねじ穴、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０…ダンパープレート、２０Ａ，７０Ａ，８０Ａ，９０Ａ，１００Ａ，１１０Ａ…挿通孔、２１…中心孔、２３，５３，７３，８３…肉抜き部、３１，４１…曲げ部、５１…平板部、５２…筒部、６２…挿通孔、６４…カラー、６５…中心孔。７５…隅部、７６…隅部、７７…中間部分、８５…外周孔、８５Ａ…凸状部。９１，１０１，１１１…座部、９２…溝部、１０２，１１５…薄肉部、１１２…第１曲げ部、１１３…第２曲げ部、１１４…平板部。

Claims (3)

1. ダイナミックダンパーの質量体として機能する部分と同ダイナミックダンパーの弾性体として機能する部分とが一体の金属板によって構成されているダンパープレートを有し、同ダンパープレートがクランクシャフトと一体回転するように同クランクシャフトの一端に設けられているダンパー装置であって、
   前記ダンパープレートの固有振動数と、前記クランクシャフトの曲げ振動が取り得る周波数の範囲に含まれる特定周波数とが同一になっており、
   前記ダンパープレートは、円板状をなすとともに、同ダンパープレートを前記クランクシャフトに締結固定するためのねじ部材が挿通される挿通孔と、前記挿通孔よりも外周側に配置された貫通孔と、を有しており、
   前記貫通孔は、前記ダンパープレートの周方向に間隔を置いて並ぶように複数設けられており、
   前記ダンパープレートは、前記貫通孔よりも外周側において、隣り合う２つの前記貫通孔に渡って前記周方向に延びる外周孔を有し、
   前記外周孔は、前記隣り合う２つの前記貫通孔の間隙に向けて突出する凸状の部分を有するとともに、前記外周孔と前記貫通孔とに挟まれた部分が一定の幅で延びる態様で設けられている
   ダンパー装置。
2. 前記貫通孔の前記挿通孔側の縁部は、前記ダンパープレートの周方向に延びる第１縁部と、前記周方向において前記第１縁部を挟むように配置されるとともに前記貫通孔の周囲方向における曲率が前記第１縁部の前記周囲方向における曲率よりも大きい第２縁部と、を有しており、
   前記挿通孔および前記貫通孔は、前記挿通孔の中心と前記貫通孔の中心とが前記ダンパープレートの径方向に延びる同一直線上において並ぶ態様で設けられている
   請求項１に記載のダンパー装置。
3. ダイナミックダンパーの質量体として機能する部分と同ダイナミックダンパーの弾性体として機能する部分とが一体の金属板によって構成されているダンパープレートを有し、同ダンパープレートがクランクシャフトと一体回転するように同クランクシャフトの一端に設けられているダンパー装置であって、
   前記ダンパープレートの固有振動数と、前記クランクシャフトの曲げ振動が取り得る周波数の範囲に含まれる特定周波数とが同一になっており、
   前記ダンパープレートは、板厚が部分的に薄くなるように外面が窪んだ部分からなる薄肉部を有しており、且つ、前記外面における前記薄肉部と同薄肉部に隣接する隣接部との境界の少なくとも一部を含む部分が、角の形成されないなだらかな面によって構成されている
   ダンパー装置。

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