JPS6338572B2 - - Google Patents

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JPS6338572B2
JPS6338572B2 JP10009683A JP10009683A JPS6338572B2 JP S6338572 B2 JPS6338572 B2 JP S6338572B2 JP 10009683 A JP10009683 A JP 10009683A JP 10009683 A JP10009683 A JP 10009683A JP S6338572 B2 JPS6338572 B2 JP S6338572B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crankshaft
damper
bending
natural frequency
dynamic
Prior art date
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Application number
JP10009683A
Other languages
English (en)
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JPS59226727A (ja
Inventor
Katsuyuki Kawasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Matsuda KK
Original Assignee
Matsuda KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsuda KK filed Critical Matsuda KK
Priority to JP10009683A priority Critical patent/JPS59226727A/ja
Publication of JPS59226727A publication Critical patent/JPS59226727A/ja
Publication of JPS6338572B2 publication Critical patent/JPS6338572B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/121Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/124Elastomeric springs
    • F16F15/126Elastomeric springs consisting of at least one annular element surrounding the axis of rotation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Pulleys (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンのクランクシヤフトの先端
に回転一体に取り付けられるダイナミツクダンパ
ーに関し、特に、クランクシヤフトの各曲げ方向
の振動を吸収するようにしたものに関する。
(従来の技術) 従来より、この種のダイナミツクダンパーとし
て、例えば実公昭56−37154号公報等に開示され
ているようにエンジンのクランクシヤフトの先端
に取り付けられるクランクプーリを兼用するいわ
ゆるダンパープーリと呼ばれるものがよく知られ
ている。すなわち、このダンパープーリは、クラ
ンクシヤフトの先端に回転一体に嵌合支持された
基部と、該基部の外周にリング状のゴム製ダンパ
ー部材を介して固着され、外周にVベルトが捲き
掛けされるベルト溝を有する外輪とからなり、上
記ダンパー部材の弾性によつてクランクシヤフト
の主に捩れ方向の固有振動数を吸収してエンジン
の振動や騒音を低減させるようにしたものであ
る。
(発明が解決しようとする課題) ところで、エンジンのクランクシヤフトの曲げ
剛性は円周方向の全てに一定ではなく、ある特定
方向の曲げ剛性が他の方向の曲げ剛性より大きく
なつている。例えば、第1および第4のクランク
ピンと第2および第3のクランクピンとがクラン
クシヤフトの回転軸心に対して対称となるよう
に、すなわちクランクピンおよび回転軸心が同一
平面内に位置するように配列されている直列4気
筒エンジン用のクランクシヤフトにあつては、上
記クランクピンおよび回転軸心を通る平面と直角
な方向の曲げ剛性が上記平面に沿うクランクアー
ム方向の曲げ剛性よりも大きい。そのため、エン
ジン運転時のクランクシヤフトの回転に伴つて、
上記曲げ剛性が大きい方向(上記の例ではクラン
クピンおよび回転軸心を通る平面と直角な方向)
のクランクシヤフトの曲げ固有振動数が曲げ剛性
が小さい方向(クランクアーム方向)の曲げ固有
振動数よりも高くなり、クランクシヤフトは曲げ
固有振動数を複数有することになる。特に、ダン
パープーリが取り付けられる側のクランクシヤフ
ト端部は曲げ振動の共振が大きく発生する。
しかし、上記従来のダイナミツクダンパーで
は、リング状のダンパー部材の弾性係数および外
輪の質量の円周方向の配分が一様であるので、一
つの固有振動を吸収することはできても、他の固
有振動を吸収することはできず、エンジンの振動
や騒音を有効に低減することが困難であるという
欠点があつた。
本発明の目的は、上記の如きクランクシヤフト
の各曲げ方向の剛性の差異による曲げ固有振動数
のアンバランスをダイナミツクダンパーによつて
是正し、よつてエンジンの運転時の振動や騒音を
より一層低減しようとすることにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、ダイナミツクダンパーの振動特性を、クラン
クシヤフトの各曲げ方向の固有振動数に該各曲げ
方向に対応する方向でのダンパーの固有振動数が
対応するように設定したものである。すなわち、
ダイナミツクダンパーにおけるある方向の固有振
動数fは、 f=2π√ (k:振動方向におけるダンパー部材の弾性係
数、M:振動方向におけるダンパーマスの重さ) で表され、クランクシヤフトの曲げ固有振動数が
高い方向に対応する方向でのダンパー部材の弾性
定数kを他の方向でのそれより大きくするか、あ
るいは上記対応方向でのダンパーマスの重さMを
他の方向でのそれより小さくするように設定し
て、このダイナミツクダンパーおよびクランクシ
ヤフトの各固有振動数に対応によりダイナミツク
ダンパーを減衰共振させてクランクシヤフトの各
曲げ振動を打ち消すようにしたものである。
具体的には、本発明のエンジンのダイナミツク
ダンパーは、エンジンのクランクシヤフト先端に
回転一体に取り付けられる環状のものである。そ
して、クランクシヤフトの曲げ振動の共振が大き
い箇所は、ダイナミツクダンパーが取り付けられ
る端部であることに鑑み、そのダイナミツクダン
パーに最も近い2つのクランクアーム間における
クランクシヤフトの動的曲げ剛性がクランクシヤ
フトの軸方向から見て最も低い方向の固有振動数
およびこの最も低い方向と直角方向の固有振動数
に、ダイナミツクダンパーにおける上記クランク
シヤフトの両曲げ方向の固有振動数がそれぞれ対
応するように、該ダイナミツクダンパーの固有振
動数を上記クランクシヤフト動的曲げ剛性の低い
方向に対しては最も低く、その低い方向と直角方
向に対しては最も高く設定する。
(作用) 上記の構成により、本発明では、クランクシヤ
フトの各曲げ方向の固有振動数にダイナミツクダ
ンパーにおける上記クランクシヤフト1の両曲げ
方向の固有振動数が対応し、クランクシヤフトの
動的曲げ剛性がクランクシヤフト軸方向から見て
最も低い方向に対してはダンパープーリの固有振
動数が最も低く、その低い方向と直角な方向に対
しては同固有振動数が最も高く設定されているた
め、エンジンの運転時、上記ダイナミツクダンパ
ーに生じた減衰共振によつてクランクシヤフトの
あらゆる方向の曲げ振動を打ち消すことができ、
よつてクランクシヤフトの曲げ振動に伴うエンジ
ンの振動や騒音を低減できることになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
第1図において、1は直列4気筒エンジンのク
ランクシヤフトであつて、該クランクシヤフト1
の4つのクランクピン1a〜1dのうち、エンジ
ンの第1および第4の気筒にそれぞれ対応する第
1および第4のクランクピン1a,1dと第2お
よび第3の気筒にそれぞれ対応する第2および第
3のクランクピン1b,1cとはクランクシヤフ
ト1の回転軸心lに対して対称になるように配列
されている。すなわち各クランクピン1a〜1d
と回転軸心lとは同一の平面内に含まれるように
設けられている。
上記クランクシヤフト1の第1のクランクピン
1a側端部である先端には本発明の実施例に係る
ダイナミツクダンパーとしてのダンパープーリ2
が、第4のクランクピン1d側端部である後端に
はフライホイール7がそれぞれ回転一体に取り付
けられている。上記ダンパープーリ2は、第2図
および第3図に拡大詳示するように、クランクシ
ヤフト1の先端にキー3結合によつて回転一体に
嵌合支持されクランクシヤフト1の先端方向に向
かつて半径方向外方に拡開するテーパ状の外周面
4aを有するボス部4と、該ボス部4の外周面4
a周りに配置され、クランクシヤフト1の先端方
向に向かつて半径方向外方に上記ボス部4のテー
パ状外周面4aと同じ傾斜角でもつて拡開する中
心孔5aを有するとともに、外周にベルト溝5b
を有する外輪5と、上記ボス部4の外周面4aと
外輪5の中心孔5aとの間に介在され、ボス部4
と外輪5とを一体的に固着せしめる一定厚さのゴ
ム材等よりなるダンパー部材6とからなる。そし
て、上記ボス部4の外周形状、外輪5の中心孔5
a形状およびダンパー部材6の形状は、いずれも
上記クランクシヤフト1の回転軸心lに対するク
ランクピン1a〜1dの彎曲方向であるピン方向
X(クランクアーム方向)の直径が該ピン方向X
と直角な方向である直角方向Yの直径よりも短く
なるような楕円錐形状に形成されており、外輪5
のうち、上記彎曲方向であるピン方向Xで直径方
向に対向するピン方向部分5c,5cの各質量
M1は上記彎曲方向である直角方向Yで直径方向
に対向する直角方向部分5d,5dの各質量M2
よりも所定重さだけ大(M1>M2)に設けられて
いる。すなわち、このことにより、クランクシヤ
フト1の回転に伴つてダンパープーリ2が回転し
たとき、該クランクシヤフト1において、その動
的曲げ剛性が小さくて固有振動数の最も低いピン
方向X(クランクピン1a〜1dとシヤフト軸心
を通るピン方向平面に沿う方向)のダンパープー
リ2の固有振動数f1=2π√1 1(k1はダンパ
ー部材6のピン方向部分6a,6aの弾性係数)
が上記クランクシヤフト1の同方向Xの固有振動
数に一致して最も低くなり、一方、動的曲げ剛性
が大きくて固有振動数の最も高いクランクシヤフ
ト1の直角方向Y(ピン方向平面に直交してシヤ
フト軸心を通る平面に沿う方向)のダンパープー
リ2の固有振動数f2=2π√2 2(k2はダンパ
ー部材6の直角方向部分6b,6bの弾性係数で
k1に等しい)が上記クランクシヤフト1の同方向
Yの固有振動数に一致して最も高くなるように構
成されている。
よつて、ダンパープーリ2の固有振動数は、ク
ランクピン1aの前後両側でダンパープーリ2に
最も近い2つのクランクアーム間におけるクラン
クシヤフト1の動的曲げ剛性がクランクシヤフト
1軸方向から見て最も低い方向の固有振動数およ
びこの最も低い方向Xと直角な方向Yの固有振動
数に、ダンパープーリ2における上記クランクシ
ヤフト1の両曲げ方向X,Yの固有振動数がそれ
ぞれ一致するように、上記低い方向Xに対しては
最も低く、上記直角方向Yに対しては最も高く設
定されている。
したがつて、上記実施例においては、クランク
シヤフト1の両曲げ方向(ピン方向Xおよび直角
方向Y)の固有振動数にダンパープーリ2(ダイ
ナミツクダンパー)における上記クランクシヤフ
ト1の両曲げ方向X,Yの固有振動数f1,f2がそ
れぞれ一致し、クランクシヤフト1の動的曲げ剛
性がクランクシヤフト1軸方向から見て最も低い
方向Xに対してはダンパープーリ2の固有振動数
が最も低く、クランクシヤフト1の動的曲げ剛性
の最も高い直角方向Yに対しては固有振動数が最
も高く設定されているため、エンジンの運転時、
上記ダンパープーリ2に生じた減衰共振によつて
クランクシヤフト1のあらゆる方向の曲げ振動を
打ち消すことができ、よつてクランクシヤフト1
の曲げ振動に伴うエンジンの振動や騒音を低減す
ることができる。
しかも、ボス部4と外輪5との間に介在される
ダンパー部材6がクランクシヤフト1の先端方向
に向かつて半径方向外方に拡開する楕円錐形状に
設けられているため、該ダンパー部材6の圧縮方
向がクランクシヤフト1の各曲げ方向に対応して
ダンパー部材6の大きな減衰能力が発揮され、よ
つて上記のエンジンの振動や騒音をより一層低減
することができる。
第4図および第5図は第2実施例を示し、上記
第1実施例ではダンパープーリ2の固有振動数に
方向性を持たせるのをその外輪5の質量分布を変
えることによつて行うようにしたのに代え、ダン
パー部材6′の弾性係数分布を変えることによつ
て行うようにしたものである。
すなわち、本実施例では、ダンパープーリ2′
の外輪5′の中心孔5′aは楕円錐形状ではなくて
円錐形状に形成されていて、外輪5′のダンパー
マスは円周方向に一様になるように設定されてい
る。そして、ダンパー部材6′のピン方向部材
6′a,6′aの厚さが直角方向部分6′b,6′b
の厚さよりも大きく設けられていて、該ピン方向
部分6′a,6′aの弾性係数k1が直角方向部分
6′b,6′bの弾性係数k2より小さく(k1<k2
なるように設定されており、このことにより、ダ
ンパープーリ2′のピン方向Xでの固有振動数f1
=2π√1 1を同直角方向での固有振動数f2
2π√2 2より低くしてクランクシヤフト1の
振動特性に対するダイナミツクダンパー2′の振
動特性の一致を図つたものである。したがつて、
本実施例でも上記第1実施例と同様の作用効果を
奏することができる。
また、第6図ないし第8図は第3実施例を示
し、上記第1実施例ではダンパープーリ2の外輪
5のピン方向部分5c,5cの厚み直角方向部分
5d,5dより大にして質量部分を変えたのに対
し、ダンパープーリ2″の外輪5″の直角方向部分
5″d,5″dの表裏面にそれぞれ盗み用の凹部
8,8,…を形成することによつて円周方向の質
量分布を変えたものであり、本実施例でも上記第
1実施例と同様の作用効果を奏することができ
る。
尚、上記実施例では、ダンパープーリ2,2′,
2″の固有振動数をクランクシヤフト1の両曲げ
方向の固有振動数にそれぞれ一致させたが、両者
の固有振動数は必ずしも一致する必要はなく、対
応すればよい。すなわち、ダンパープーリ2,
2′,2″自体によつてクランクシヤフト1の共振
周波数の上下に低レベルの共振が発生することか
ら、その共振を低く抑えるために固有振動数を多
少ずらせることも可能である。
また、上記各実施例では、クランクシヤフト1
の第1および第4のクランクピン1a,1dと第
2および第3のクランクピン1b,1cとがシヤ
フト1の回転軸心lに対して対称に位置するクラ
ンク配列を持つ4気筒エンジンに適用した場合を
説明したが、本発明はその他のクランク配列を持
つ4気筒エンジンや4気筒以外の多気筒エンジン
対しても適用することができるのは勿論のことで
ある。
(発明の効果) 以上の如く、本発明によれば、ダイナミツクダ
ンパーの固有振動数がクランクシヤフトの曲げ方
向の固有振動数に対応しているので、クランクシ
ヤフトのあらゆる方向の曲げ振動が確実に吸収さ
れ、よつてエンジン運転時の振動や騒音の低減対
策に著しく寄与することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の第1実施例を示
し、第1図はクランクシヤフトの模式斜視図、第
2図はダイナミツクダンパーの正面図、第3図は
第2図の―線断面図、第4図は第2実施例を
示す第2図相当図、第5図は第4図の―線断
面図、第6図は第3実施例を示す第2図相当図、
第7図および第8図はそれぞれ第6図の―線
および―線断面図である。 1…クランクシヤフト、1a〜1d…クランク
ピン、2,2′,2″…ダンパープーリ、4,4′
…ボス部、5,5′,5″…外輪、5c,5′c,
5″c…ピン方向部分、5d,5′d,5″d…直
角方向部分、6,6′,6″…ダンパー部材、6
a,6′a,6″a,…ピン方向部分、6b,6′
b,6″b…直角方向部分、8…凹部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 エンジンのクランクシヤフトの先端に回転一
    体に取り付けられる環状のダイナミツクダンパー
    であつて、該ダイナミツクダンパーに最も近い2
    つのクランクアーム間におけるクランクシヤフト
    の動的曲げ剛性がクランクシヤフトの軸方向から
    見て最も低い方向の固有振動数、およびこの最も
    低い方向と直角方向の固有振動数に、ダイナミツ
    クダンパーにおける上記クランクシヤフトの両曲
    げ方向のそれぞれの固有振動数が対応するよう
    に、このダイナミツクダンパーの固有振動数が、
    上記低い方向に対しては最も低く、上記直角方向
    に対しては最も高く設定されていることを特徴と
    するエンジンのダイナミツクダンパー。
JP10009683A 1983-06-03 1983-06-03 エンジンのダイナミツクダンパ− Granted JPS59226727A (ja)

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Families Citing this family (8)

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JPH0721939Y2 (ja) * 1989-04-27 1995-05-17 エヌ・オー・ケー・メグラスティック株式会社 ダンパ

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