(57)【要約】【課題】エンジンの振動を良好に低減する。【解決手段】クランクシャフト装置は、エンジンのクランクシャフトと一体回転するセンサプレートと、そのセンサプレートからポジションを検出する検出器とを含む回転センサを備える。このクランクシャフト装置において、センサプレートの外周部に質量体を設け、センサプレートおよび質量体を、クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成する。質量体をセンサプレートの外周部に設けることにより、センサプレートの面倒れ方向のばね作用を利用してセンサプレートおよび質量体をダイナミックダンパとして機能させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと一体回転するセンサプレートと、該センサプレートの歯部を検出する検出器とを含む回転センサを備えるクランクシャフト装置であって、
前記センサプレートの外周部に設けられた質量体を有し、
前記センサプレートおよび前記質量体は、前記クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成される、
ことを特徴とするクランクシャフト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンのクランクシャフトにドライブプレートが一体となったトーショナルダンパが接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１８６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの振動を低減するためにクランクシャフトの後端にダイナミックダンパ機能を追加するにあたり、コストや搭載スペースの制約の観点から、新たな部品を新設してダイナミックダンパ機能を追加するよりも、既設の部品にダイナミックダンパ機能を追加する方が現実的である。この際、クランクシャフトの曲げ共振を抑制するためにフライホイールやドライブプレートにダイナミックダンパ機能を追加することを考えることができる。しかしながら、必要なイナーシャや材質、直径、肉厚などを考慮すると、フライホイールやドライブプレートでは、ダイナミックダンパ機能の共振周波数をクランクシャフトの曲げ共振に対応する１ｋＨｚ〜２ｋＨｚなどの高周波数帯に合わせることが困難である。
【０００５】
本発明のクランクシャフト装置は、クランクシャフトの曲げ共振を抑制してエンジンの振動を低減することが可能なクランクシャフト装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のクランクシャフト装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のクランクシャフト装置は、
エンジンのクランクシャフトと一体回転するセンサプレートと、該センサプレートの複数の歯部を検出する検出器とを含む回転センサを備えるクランクシャフト装置であって、
前記センサプレートの外周部に設けられた質量体を有し、
前記センサプレートおよび前記質量体は、前記クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成される、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のクランクシャフト装置は、エンジンのクランクシャフトと一体回転するセンサプレートと、そのセンサプレートの複数の歯部を検出する検出器とを含む回転センサを備える。このクランクシャフト装置において、センサプレートの外周部に質量体を設け、センサプレートおよび質量体を、クランクシャフトの曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成する。質量体をセンサプレートの外周部に設けることにより、センサプレートの面倒れ方向のばね作用を利用してセンサプレートおよび質量体をダイナミックダンパとして機能させることができる。この結果、クランクシャフトの曲げ共振を抑制してエンジンの振動を低減することが可能なクランクシャフト装置とすることができる。ここで、ダイナミックダンパの共振周波数は、主として、センサプレートの面倒れ方向のばね定数と、質量体の面倒れ方向の慣性質量とを調整することにより調整することができる。また、センサプレートの面倒れ方向のばね定数は、センサプレートに調整穴を形成することで調整することができる。
【０００９】
こうした本発明のクランクシャフト装置において、前記センサプレートの複数の歯部は、軸方向に突出し、前記検出器は、検出面が前記センサプレートの前記複数の歯部の歯先に対して略垂直に向くように配置されるものとしてもよい。こうすれば、センサプレートが面振れしても、検出器の検出面と歯部とのギャップが変化するのを抑制することができ、回転センサの検出不良の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としてのクランクシャフト装置１０の断面図である。
【図２】ベースプレート２０の正面図である。
【図３】歯付きプレート３０の正面図である。
【図４】歯付きプレート３０の部分斜視図である。
【図５】クランク曲げ共振の一例を示す説明図である。
【図６】実施例および比較例のクランクシャフト装置のそれぞれの振動加速度と周波数との関係を示す説明図である。
【図７】クランクシャフトの３節曲げ共振に伴って歯付きプレート３０と検出素子４０とのギャップが変化する様子を示す説明図である。
【図８】変形例のクランクシャフト装置１１０の断面図である。
【図９】変形例のクランクシャフト装置２１０の断面図である。
【図１０】センサプレート２３０の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としてのクランクシャフト装置１０の断面図であり、図２は、ベースプレート２０の正面図であり、図３は、歯付きプレート３０の正面図であり、図４は、歯付きプレート３０の部分斜視図である。クランクシャフト装置１０は、車両に搭載された原動機としての図示しないエンジン（例えば直列４気筒エンジン）のクランクシャフト１２と、ベースプレート２０と、歯付きプレート３０と、検出素子４０と、マスリング（慣性リング）５０と、を備える。クランクシャフト１２が貫通するシリンダブロック１４の開口の内周面とクランクシャフト１２の外周面との間は、オイルシール１６によってシールされている。また、クランクシャフト１２の後端には、更に、ドライブプレート等を介して動力伝達対象であるトルクコンバータが連結される。
【００１３】
ベースプレート２０は、可撓性を有する板材（金属板）をプレス加工することにより成形される。このベースプレート２０は、図２に示すように、中心部に設けられた平坦な円盤状の連結部２１と、連結部２１の外周側に連結部２１よりもクランクシャフト１２とは反対側へ突出した平坦な環状部２３と、を有する。
【００１４】
連結部２１には、複数（実施例では６個）の連結穴２２が周方向に等間隔に形成されている。環状部２３には、複数の（実施例では４個）の固定穴２４が周方向に等間隔に形成されている。また、環状部２３には、複数（実施例では４個）の調整穴２５が、固定穴２４と位相をずらして周方向に一定の間隔をおいて形成されている。
【００１５】
歯付きプレート３０は、板材（金属板）をプレス加工することにより成形される。この歯付きプレート３０は、ベースプレート２０と共にセンサプレートを構成し、図１、図３および図４に示すように、平坦な環状部３２と、環状部３２の外周縁から軸方向に屈曲されてシリンダブロック１４側に延びる筒状部３４と、を有する。筒状部３４には、その延在方向に突出する複数の歯部３５が周方向に一定の間隔をおいて形成されている。複数の歯部３５は、例えば、２枚欠け歯した３４枚の歯を有する。
【００１６】
検出素子４０は、センサプレート（ベースプレート２０および歯付きプレート３０）と共にクランクシャフト１２の回転位置や回転数を検出する回転センサを構成するものであり、例えばＭＲ（Magneto Resistance）センサとして構成されている。検出素子４０は、その検出面が歯付きプレート３０の歯部３５の歯先に対して垂直に向くようにシリンダブロック１４に固定されている。
【００１７】
エンジンのクランクシャフト１２とベースプレート２０の連結部２１とは、連結穴２２に挿通されたボルトにより互いに締結される。また、ベースプレート２０の環状部２３と歯付きプレート３０の環状部３２とは、固定穴２４および固定穴３３に挿通されたリベットＲにより互いに連結される。
【００１８】
マスリング５０は、平坦な環状部５２と、環状部５２の外周縁から軸方向に屈曲されてシリンダブロック１４側に延びる筒状部５４と、を有する。このマスリング５０は、筒状部５４の内周面が環状部２３の外周縁に圧入されることにより、ベースプレート２０に取り付けられる。ベースプレート２０の環状部２３とマスリング５０の環状部５２との間には、フリクションプレート（皿ばね）６０が配置されている。
【００１９】
実施例のクランクシャフト装置１０では、センサプレート（ベースプレート２０および歯付きプレート３０）とマスリング５０は、エンジンの振動を低減するダイナミックダンパとして機能するように構成されている。本実施例では、センサプレートとマスリング５０は、図５に示すクランクシャフト１２の３節曲げ共振を抑制するために、センサプレートの面振れ共振周波数ｆ０がクランクシャフト１２の３節曲げ共振の周波数（曲げ共振周波数ｆ１）と一致するように構成されている。ここで、センサプレートの面振れ共振周波数ｆ０は、ベースプレート２０の面倒れ方向のばね定数ｋｂと、歯付きプレート３０の面倒れ方向の慣性質量Ｍａと、フリクションプレート６０の面倒れ方向の慣性質量Ｍｃと、マスリング５０の面倒れ方向の慣性質量Ｍｄと、により決定される。このため、調整穴２５の形成等によりベースプレート２０の面倒れ方向のばね定数ｋｂを調整すると共にマスリング５０の面倒れ方向の慣性質量Ｍｄとを調整することにより、比較的容易に面振れ共振周波数ｆ０を曲げ共振周波数ｆ１に一致させることができる。本願の発明者らは、クランクシャフト１２とセンサプレートとマスリング５０のモデルを作成し、作成したモデルを用いて解析することによりダイナミックダンパ機能の効果を検証した。図６は、実施例および比較例のクランクシャフト装置のそれぞれの振動加速度と周波数との関係を示す説明図である。図中、実線が比較例のセンサプレートを用いた解析結果を示し、一点鎖線が実施例のセンサプレートを用いた解析結果を示す。なお、比較例のセンサプレートは、マスリング５０とフリクションプレート６０とを備えない点を除いて実施例のセンサプレート（ベースプレート２０および歯付きプレート３０）と同一の構成を用いた。図示するように、放射音（車外騒音）が問題となる２ｋＨｚ以下の領域において、センサプレートの面振れ共振周波数がクランクシャフト１２の３節曲げ共振の周波数（１．５５ｋＨｚ）と一致するようにしてセンサプレートにダイナミックダンパ機能をもたせることで、振動加速度を効果的に抑制できることを確認した。
【００２０】
ここで、クランクシャフト１２の曲げ共振を抑制するためにベースプレート２０を積極的に面振れさせる場合、図７（ａ）に示すように、歯付きプレート３０Ｂの歯先を軸方向に対して斜めに突出させると共に検出素子４０Ｂをその検出面が歯付きプレート３０Ｂの歯先と向かい合うように設置すると、ベースプレート２０が面振れする際に歯付きプレート３０Ｂの歯先と検出素子４０Ｂの検出面とのギャップが大きく変化し、検出不良が発生するおそれがある。そこで、本実施例では、図７（ｂ）に示すように、歯付きプレート３０の歯先を軸方向に突出させると共に検出素子４０をその検出面が歯付きプレート３０の歯先に対して垂直に向くように設置するものとした。これにより、ベースプレート２０が面振れした際に検出素子４０の検出面と歯部３５とのギャップが変化するのを抑制することができ、検出不良の発生を防止することができる。
【００２１】
なお、本実施例では、ベースプレート２０の環状部２３とマスリング５０の環状部５２との間にフリクションプレート（皿ばね）６０を配置したから、フリクションプレート６０の摩擦減衰作用によりベースプレート２０の振れ量を許容範囲内に抑えることができる。
【００２２】
以上説明した実施例のクランクシャフト装置１０では、エンジンのクランクシャフト１２と一体回転するセンサプレート（ベースプレート２０および歯付きプレート３０）と、そのセンサプレートの複数の歯部３５を検出する検出素子４０とを備える。このクランクシャフト装置１０において、センサプレートの外周部にマスリング５０を設け、センサプレートおよびマスリング５０を、クランクシャフト１２の曲げ共振周波数と略一致する共振周波数をもつダイナミックダンパ機能を有するように構成する。マスリング５０をセンサプレートの外周部に設けることにより、センサプレートの面倒れ方向のばね作用を利用してセンサプレートおよびマスリング５０をダイナミックダンパとして機能させることができる。この結果、クランクシャフト１２の曲げ共振を抑制してエンジンの振動を低減することが可能なクランクシャフト装置１０とすることができる。
【００２３】
実施例のクランクシャフト装置１０では、ベースプレート２０の環状部２３とマスリング５０の環状部５２との間にフリクションプレート６０を備えるものとした。しかし、ベースプレート２０の振れ量が許容範囲内にあれば、図８の変形例のクランクシャフト装置１１０に示すように、フリクションプレート６０を備えないものとしてもよい。
【００２４】
実施例のクランクシャフト装置１０では、センサプレートを、ベースプレート２０と歯付きプレート３０の２つの部材を連結することにより構成するものとした。しかし、図９の変形例のクランクシャフト装置２１０に示すように、必要な歯部の数や必要な歯先の長さによっては、センサプレート２３０を、単一の部材により構成することもできる。複数の歯部２３５は、図１０に示すように、センサプレート２３０の外周縁に径方向に複数のスリットを入れ、スリット間の部分を軸方向に曲げ加工することにより成形される。
【００２５】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、クランクシャフト１２が「クランクシャフト」に相当し、ベースプレート２０と歯付きプレート３０とが「センサプレート」に相当し、検出素子４０が「検出器」に相当し、マスリング５０が「質量体」に相当する。
【００２６】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２７】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、クランクシャフト装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１１０，２１０  クランクシャフト装置、１２  クランクシャフト、１４  シリンダブロック、１６  オイルシール、２０  ベースプレート、２１  連結部、２２  連結穴、２３  環状部、２４  固定穴、２５  調整穴、３０  歯付きプレート、３２  環状部、３３  固定穴、３４  筒状部、３５，２３５  歯部、５０  マスリング、５２  環状部、５４  筒状部、６０  フリクションプレート、２３０  センサプレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020094655.tif 000009
【図８】
2020094655.tif 000010
【図９】
2020094655.tif 000011
【図１０】
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