JPH0650136B2 - 捩り振動防止ダンパー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ディーゼル機関のクランク軸などの自由端に
取り付けられ、軸に生じる捩り振動を防止する捩り振動
防止ダンパーに関する。

〈従来の技術〉 近年、中小形ディーゼル機関の多シリンダ化，高速高出
力化に伴って、クランク軸が特定の機関回転数で共振
し、顕著な捩り振動が多発するようになった。そして、
この捩り振動を防止するため、従来、例えば、チューン
ダンパーと呼ばれるものが用いられている。このチュー
ンダンパーは、クランク軸の自由端に固定した内輪の外
周にスプライン溝を設ける一方、回転ホイールを固定し
上記内輪に外嵌する外輪の内周に、中間ピースと重ね板
バネを交互に放射状に突設して、重ね板バネの先端を上
記スプライン溝に嵌合するとともに、重ね板バネと中間
ピースの間の間隙に潤滑油を充満している。そして、ク
ランク軸で発生し上記内輪に伝わる捩し振動を、内輪の
スプライン溝に嵌合する外輪の重ね板バネと間隙間の狭
い通路を流れる潤滑油の剪断抵抗および外輪の回転ホイ
ールの慣性力で緩和するようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来のチューンダンパーは、外輪の内周
に１ブロックをなす重ね板バネを中間ピースと交互に多
数個固定するものであるため、バネ力を調整するにはこ
れらを全て新たな部材に取替えて固定し直す必要があ
り、調整が煩雑かつ手間のかかるものになるという欠点
がある。また、ダンパーの減衰係数の調整は、重ね板バ
ネと中間ブロック間の間隙寸法を変化させて行なわれる
が、同様に調整が煩雑化するうえ、上記間隙に潤滑油を
充満する必要があるため、シールが必要になるなどして
ダンパーが高価になるという欠点がある。

そこで、本発明の目的は、減衰用潤滑油を必ずしも必要
としないで、しかも従来のダンパーよりも、低コストで
構造が簡単であり、メンテナンスも容易なダンパーを提
供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の捩り振動防止ダンパ
ーは、円盤状をなし、外周に環状溝を有して、一側が駆
動軸に、他側が被駆動軸に夫々固定されるとともに、周
方向に延在し軸方向に貫通する長穴を有する固定輪と、
この固定輪の上記環状溝に相対回転可能に嵌合され、周
方向に延在し軸方向に貫通する長穴を有する可動輪と、
上記固定輪と可動輪の長穴に軸方向に挿入した一対のバ
ネ受けと、この一対のバネ受け間に縮装した非線形特性
を有するコイルバネと、上記可動輪の外周縁に固定した
環状ブロックとを備えたことを特徴とする。

〈作用〉 駆動軸と被駆動軸に両側が夫々固定された円盤状の固定
輪と、この固定輪の外周の環状溝に相対回転可能に嵌合
された可動輪には、夫々例えば４個の軸方向に貫通する
長穴が周方向に等間隔をおいて設けられており、各長穴
に対をなして挿入したバネ受け間には、特定の回転数で
上記駆動軸に生じる捩り振動時の捩りトリクピーク値に
応じた圧縮力で予圧縮されたコイルバネが縮装されてい
るものとする。いま、駆動軸に上記特定の回転数で捩り
振動が発生し、駆動軸の正転方向に過大な捩りトルクが
働くと、この捩りトルクは固定輪とバネ受けを介して４
個のコイルバネを正転方向に圧縮するように作用し、作
用する圧縮力がコイルバネの予圧縮力を超えるとコイル
バネが縮み、慣性部材としての環状ブロックをもつ可動
輪は、逆方向に相対回転して固定輪に上記捩りトルクを
打ち消すような大きさの等しい逆方向の復原力を瞬時に
与えて、捩り振動を急速に減衰させる。また、作用する
圧縮力がバネの予圧縮力よりも小さい時は、固定輪と可
動輪との相対運動はなくなり、両輪間に相互力は作用し
ない。逆転方向についても同様の作用が奏される。この
ように、非線形の特徴である不安定領域を利用して、捩
り振動が減衰され、緩和される。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図，第２図は捩り振動防止ダンパーの一実施例を示
す軸方向の断面図および径方向断面図であり、１は自由
端１ａを外部へ突出させて軸受２で支承される駆動軸と
してのディーゼルエンジンのクランク軸、３はこのクラ
ンク軸の自由端１ａにボルト４，４，…で固定した取付
スリーブ、５はこの取付スリーブ３に外嵌して固定され
るリング状の取付フランジ、６はこの取付フランジ５に
軸方向に重なるリング状のフランジ７およびこのフラン
ジ７に軸方向に重なって内嵌し、外周に環状溝８ｂと中
心に凹部８ｃを有する円盤状のブロック８からなり、ボ
ルト９，…で上記取付フランジ５，取付スリーブ３に一
体に固定される固定輪、１０はこの固定輪６のブロック
８の環状溝８ｂに相対回転可能に嵌め込まれるととも
に、周方向に延在し軸方向に貫通する４個の長穴１０ａ
（第２図参照）を有する可動輪、１１は上記長穴１０ａ
およびこの長穴に一致するように上記固定輪６に設けた
長穴７ａ，８ａに軸方向に挿入した１対のバネ受け、１
２はこの１対のバネ受け１１，１１（第２図参照）間に
３本並列に縮装したコイルバネである。

また、１３は上記バネ受け１１の端面に当接するように
固定輪６のブロック８の端面にボルト１４，…で固定し
た押えリング、１５は上記固定輪６を構成するブロック
８の端面中央に螺着されかつボルト１６，１６，…で固
定される被駆動軸としての中心軸、１７は上記取付スリ
ーブ３，取付フランジ５，固定輪６，可動輪１０を覆
い、蓋板１７ａのシールリング１８を装着した中心穴１
７ｂに上記中心軸１５を挿通して、上記軸受２にボルト
１９，１９，…で固定されるカバーケース、２０は上記
蓋板１７ａに固定した潤滑油吐出ノズル、２１はこの潤
滑油吐出ノズル２０に対向するブロック８の端面から環
状溝８ｂに抜けるように設けられた潤滑油供給穴、２２
は上記カバーケース１７の下端に接続した潤滑油排出パ
イプである。

上記長穴７ａ，８ａ，１０ａは、第２図に示すように両
端が半円形をなし、ここに半円柱状のバネ受け１１，１
１を挿入している。バネ受け１１，１１には、夫々３個
の丸い突起１１ａが対向するように設けられ、対向する
突起１１ａ，１１ａにコイルバネ１２の両端を外嵌し縮
装している。長穴７ａ，８ａ，１０ａの長さおよびコイ
ルバネ１２のバネ定数は、３×４本のコイルバネのバネ
力の和が、クランク軸１に特定の回転数で生じる捩り振
動時の捩りトルク最大値T_maxに応じた値Ts＝α・T
_max（０＜α＜１）になるように調整されており、これ
らのコイルバネ１２は、３×４本の予圧縮力の合計は上
記値Tsになる状態で長穴７ａ，８ａ，１０ａに縮装され
ている。

上記構成の捩り振動防止ダンパーの動作について、第３
図，第４図を参照しつつ次に述べる。

第３図は、長穴７ａ，８ａ，１０ａに縮装されるコイル
バネ１２が１本の場合における第２図のIII−III線断面
を模式的に示した図である。４本のコイルバネ１２は各
長穴に第３図(a)に示すように縮装され、この状態で夫
々Ts／４の力で予圧縮を受けている。いま、クランク軸
１（第１図参照）が駆動されて特定の回転数に達する
と、クランク軸に捩り振動が発生し、これによってクラ
ンク軸の正転方向（第１図中矢印Ａ参照）に過大な捩り
トルクＴが働き、この捩りトルクＴは、取付スリーブ
３，取付フランジ５を介してフランジ７とロック８から
なる固定輪６に伝達される。そして、上記捩りトルクＴ
が４本のコイルバネ１２の予圧縮力Ｔｓを超えると、固
定輪６は、同方向に慣性力をもって回転する可動輪１０
に対して第３図(b)に示すように相対回転し、長穴７
ａ，８ａおよび１０ａに挿入されたバネ受け１１，１１
を介してコイルバネ１２を図示の如く押し縮める。この
とき、可動輪１０から固定輪６へ上記捩りトルクＴを打
ち消すような大きさの等しい逆方向の復原力が作用す
る。即ち、第４図中の実線で示すように、固定輪６から
可動輪１０に働く捩りトルクＴがコイルバネの予圧縮力
Ｔｓを超えると、両輪の相対回転角θに比例した復原力
Ｆ（＞Ｔｓ）が逆に可動輪１０から固定輪６に働き、こ
れによって上記捩りトルクＴは最大値T_maxに至ることな
く減衰せしめられ、クランク軸１に発生した捩り振動が
緩和される。一方、上記捩り振動でクランク軸の反転方
向に過大な捩りトルクＴが生じた場合は、固定輪６と可
動輪１０が前述と逆方向に第３図(c)に示すように相対
回転し、コイルバネ１２の圧縮により可動輪１０から固
定輪６に第４図の下半分の実線で示すような復原力Ｆが
働いて、同様に捩り振動が緩和される。なお、第４図中
の破線は、コイルバネ１２を予圧縮することなくバネ受
け１１，１１間に装着した場合の復原力を示しており、
捩り振動によって僅かでも捩りトルクが生じると、これ
を打ち消す復原力が働らくのには変わりないが、その際
固定輪６と可動輪１０が大きく相対回転し、捩り振動阻
止時の両輪の相対角変位を低く抑えることができないと
いう従来例と同じ弊害が現われる。

第５図は捩り振動の減衰を早める方法を示した第１図の
部分詳細図である。この方法は、可動輪１０の周縁に断
面Ｌ型の環状ブロック２５を複数のボルト２６で固定
し、固定輪６に対向してコイルバネ１２を押し縮める上
記可動輪１０の慣性を大きくして復原力を瞬時に発現さ
せ、捩り振動を急速に停止させるようにしている。

上記実施例によれば、３×４本のコイルバネ１２をバネ
受け１１，１１を介してその予圧縮力の和がＴｓ（＝ｋ
・T_max）になるようにして固定輪６と可動輪１０の長穴
７ａ，８ａ，１０ａに縮装しているので、クランク軸１
の捩り振動による過大な捩りトルクＴがＴｓを超えては
じめて両輪６，１０が相対回転するため、ダンパー作動
時の両輪の相対角変位を低く抑えることができるという
利点がある。また、両輪を貫く長穴にバネ受けを介して
コイルバネを縮装するという簡素な構造であるので、復
原力の調整が、コイルバネ１２の交換や環状ブロック２
５の付加等によって従来例に比し容易に行なえる。さら
に、潤滑油吐出ノズル２０から潤滑油供給穴２１を経て
固定輪６と可動輪１０の摺接部に潤滑油を供給するよう
にしているので、作動時の両輪の相対回転がスムーズに
なる。

また、本発明の捩り振動防止ダンパーが、実施例のディ
ーゼルエンジンのクランク軸に限らず、捩り振動を生ず
る回転軸に広汎に適用できることはいうまでもない。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の捩り振動防止ダ
ンパーは、外周に環状溝を有し、周方向に延在し軸方向
に貫通する長穴を有する円盤状の固定輪の一側を駆動軸
に、他側を被駆動軸に夫々固定し、上記長穴と同様の長
穴を有する可動輪を上記固定輪の外周環状溝に相対回転
可能に嵌合し、かつ可動輪の外周縁に環状ブロックを固
定するとともに、上記長穴に一対のバネ受けを介して非
線形特性をもつコイルバネを縮装してなるので、従来の
チューンダンパーに比べて必ずしも潤滑油を必要とせ
ず、構造が簡素になって安価に製造でき、しかも、バネ
定数の調整が容易で、作動時の固定輪と可動輪の相対角
変位を低く抑えつつ、駆動軸の捩り振動を急速に減衰さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の捩り振動防止ダンパーの一実施例を示
す軸方向断面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第
３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は上記実施例
の作動状態を説明する図、第５図はマスブロックを付加
した第１図の部分詳細図である。 １……クランク軸、１ａ……自由端、 ３……取付スリーブ、５……取付フランジ、 ６……固定輪（７……フランジ、８……ブロック）、 ８ｂ……環状溝、１０……可動輪、１１……バネ受け、 １２……コイルバネ、２５……環状ブロック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円盤状をなし、外周に環状溝を有して、一
   側が駆動軸に、他側が被駆動軸に夫々固定されるととも
   に、周方向に延在し軸方向に貫通する長穴を有する固定
   輪と、この固定輪の上記環状溝に相対回転可能に嵌合さ
   れ、周方向に延在し軸方向に貫通する長穴を有する可動
   輪と、上記固定輪と可動輪の長穴に軸方向に挿入した一
   対のバネ受けと、この一対のバネ受け間に縮装した非線
   形特性を有するコイルバネと、上記可動輪の外周縁に固
   定した環状ブロックとを備えたことを特徴とする捩り振
   動防止ダンパー。