(57)【要約】【課題】  回転軸を大径化、大型化させることなく、回転軸の低回転時には十分な減衰力を付与し、かつ高回転時には過度の減衰力を抑制することができる回転軸の振動減衰機構を提供する。【解決手段】  回転軸２にフランジ４を設け、そのフランジ４を粘性流体６が充填されたハウジング５内に格納して構成された回転軸の振動減衰機構において、上記フランジ４内に出没可能に設けられ、上記回転軸２の回転による遠心力で、上記フランジ４内に収納されるように移動可能である撹拌抵抗体２２と、上記撹拌抵抗体２２が上記フランジ４から突出するように上記撹拌抵抗体２２を付勢する弾性体２４とを備えたものである。【選択図】  図１
2006002841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸にフランジを設け、そのフランジを粘性流体が充填されたハウジング内に格納して構成された回転軸の振動減衰機構において、
上記フランジ内に出没可能に設けられ、上記回転軸の回転による遠心力で、上記フランジ内に収納されるように移動可能である撹拌抵抗体と、上記撹拌抵抗体が上記フランジから突出するように上記撹拌抵抗体を付勢する弾性体とを備えたことを特徴とする回転軸の振動減衰機構。
【請求項２】
上記撹拌抵抗体の移動方向は、上記回転軸の軸心に対し所定の傾斜角で斜めに交差するように設定される請求項１記載の回転軸の振動減衰機構。
【請求項３】
上記撹拌抵抗体が、上記フランジの半径方向外側の位置に設けられた請求項１または２記載の回転軸の振動減衰機構。
【請求項４】
上記フランジに形成され、上記回転軸の半径方向外側に向かって延びる傾斜孔と、その傾斜孔に移動自在に挿入され、上記撹拌抵抗体をなすピン部材と、上記傾斜孔内に設けられ、上記弾性体をなすコイルばねとを備えた請求項１から３いずれかに記載の回転軸の振動減衰機構。
【請求項５】
上記回転軸がエンジンの動弁機構のカム軸である請求項１から４いずれかに記載の回転軸の振動減衰機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのカム軸などの回転軸の振動を流体の粘性により減衰させる回転軸の振動減衰機構に係り、特に、回転軸の低回転時の振動減衰効果と、高回転時の撹拌抵抗抑制効果との両立を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルク変動などを伴う回転軸の回転方向への振動を減衰する機構としては、例えば、エンジンのカム軸の振動減衰機構などがある。そのカム軸の振動減衰機構は、エンジンの騒音を低減させるために用いられる。
【０００３】
カム軸の振動に起因するエンジンの騒音には、動弁音や、カムギヤの歯打ち音などがある。特に、カムギヤの歯打ち音は、アイドル停止時などに発生するため、アイドル停止がよく行われる街中でのコンビニ配送などにおいて、その騒音が問題となる。そのカムギヤの歯打ち音は、アイドルなどの低回転時にカム軸に生じる大きなトルク変動が原因で発生する。
【０００４】
一般に、カム軸の振動に起因する動弁音などエンジンの騒音を低減させるために、カム軸に減衰力を付与することが行われている。そのカム軸への減衰力の付与には、例えば、図４および図５に示すようなカム軸の振動減衰機構が用いられている。
【０００５】
図４に示すカム軸の振動減衰機構３１では、カムギヤ（図示せず）により駆動されるカム軸２にフランジ４が設けられており、そのフランジ４は、シリンダヘッド７とキャップ９とから構成されたハウジング５内に格納される。そのハウジング５内に、シリンダヘッド７に形成されたオイル孔１１を通して潤滑オイル３２が供給、充填される。その潤滑オイル３２の粘性により、カム軸２に減衰力が付与される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図５に示すカム軸の振動減衰機構は、カムギヤ（図示せず）の先端にビスカスダンパー３４を設けたものである。ビスカスダンパー３４は、粘性流体３５が充填、密封されたハウジング３６ａ、３６ｂと、そのハウジング３６ａ、３６ｂ内に収納される回転円板３８とを備えており、カム軸２とカムギヤ（図示せず）とが回転円板３８を介して連結される。この図５の振動減衰機構でも、図４に示した振動減衰機構３１と同様に、粘性流体３５の粘性によりカム軸２に減衰力が付与される。ビスカスダンパー３４では、粘性流体３５として高粘度のシリコンオイルなどが用いられる。
【０００７】
ところで、カム軸２はギア機構を介してクランク軸により駆動されるので、カム軸２への過度の減衰力の付与は、エンジンの燃費を悪化させるおそれがある。特に、エンジンの高回転時にカム軸に生じるトルク変動は、低回転時に較べると小さいため、エンジンの高回転時にカム軸２に付与される減衰力は、抑制されることが望まれる。
【０００８】
したがって、カム軸２の振動減衰機構は、カム軸２の低回転時の振動減衰効果と、高回転時の減衰力抑制効果とを両立させることが必要とされる。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１５８８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図４の振動減衰機構３１は、エンジンの燃費を考慮して、潤滑オイル３２の粘性によるあまり大きくない減衰力をカム軸２に付与するものであり、エンジンの高回転時の燃費を悪化させないものの、低回転時の大きなトルク変動を抑えるには減衰力が不足する。
【００１１】
一方、図５に示すようなビスカスダンパー３４は、高粘度の専用の粘性流体３５を用いることで、低回転時の大きなトルク変動を抑える減衰力を付与することができるものの、そのような大きな減衰力はエンジンの高回転時にかえって抵抗となり、燃費を悪化させてしまう。また、ビスカスダンパー３４をカム軸２へ付加すると、カム軸２が大径化、大型化してしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、回転軸を大径化、大型化させることなく、回転軸の低回転時には十分な減衰力を付与し、かつ高回転時には過度の減衰力を抑制することができる回転軸の振動減衰機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸にフランジを設け、そのフランジを粘性流体が充填されたハウジング内に格納して構成された回転軸の振動減衰機構において、上記フランジ内に出没可能に設けられ、上記回転軸の回転による遠心力で、上記フランジ内に収納されるように移動可能である撹拌抵抗体と、上記撹拌抵抗体が上記フランジから突出するように上記撹拌抵抗体を付勢する弾性体とを備えたものである。
【００１４】
好ましくは、上記撹拌抵抗体の移動方向は、上記回転軸の軸心に対し所定の傾斜角で斜めに交差するように設定されるものである。
【００１５】
好ましくは、上記撹拌抵抗体が、上記フランジの半径方向外側の位置に設けられたものである。
【００１６】
好ましくは、上記フランジに形成され、上記回転軸の半径方向外側に向かって延びる傾斜孔と、その傾斜孔に移動自在に挿入され、上記撹拌抵抗体をなすピン部材と、上記傾斜孔内に設けられ、上記弾性体をなすコイルばねとを備えたものである。
【００１７】
上記回転軸は、エンジンの動弁機構のカム軸であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転軸を大径化、大型化させることなく、回転軸の低回転時には撹拌抵抗体を突出させることで十分な減衰力を付与し、かつ回転軸の高回転時には遠心力で撹拌抵抗体をフランジ内に収納させることで過度の減衰力を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は、本実施形態の回転軸の振動減衰機構を示し、回転軸の低回転時の状態を示す。図２は、本実施形態の回転軸の振動減衰機構を示し、回転軸の高回転時の状態を示す。図３（ａ）は、図１のフランジの一部拡大図を示し、（ｂ）は図２のフランジの一部拡大図を示す。なお、図１、図２、図３（ａ）および図３（ｂ）において、図４および図５に示したものと同一要素には、同一符号を付す。
【００２１】
本実施形態は、本発明の回転軸の振動減衰機構を、エンジンの動弁機構のカム軸に適用するものである。
【００２２】
本実施形態の回転軸の振動減衰機構１が対象とするカム軸２の概略を、図１および図５に基づき説明する。複数のカム３９を有するカム軸２が、シリンダヘッド７の上部に支持されており、そのカム軸２の一端には、カムギヤ（図示せず）が設けられる。そのカムギヤはアイドルギヤと噛合し、さらにそのアイドルギヤはクランク軸に設けられたクランクギヤと噛合する（図示せず）。それらギヤ機構により、クランク軸の回転がカム軸２へと伝達される。
【００２３】
図１および図２に示すように、回転軸の振動減衰機構１は、カム軸２に設けられたフランジ４と、そのフランジ４を格納するハウジング５とを備え、そのハウジング５内には、粘性流体６が充填される。
【００２４】
本実施形態では、ハウジング５は、シリンダヘッド７の上部に形成され、上向きの凹形状のハウジングベース８と、そのハウジングベース８の頂部に載置され、下向きの凹形状のキャップ９とにより構成される。また、ハウジング５内には、粘性流体６であるエンジンの潤滑オイル３２が充填される。その潤滑オイル３２は、カム軸２またはハウジング５に設けられたオイル通路から供給される。本実施形態では、潤滑オイル３２がハウジングベース８に設けられたオイル孔１１より供給される。また、カム軸２のハウジング５との貫通部は軸シールであり、カム軸２とハウジングベース８およびキャップ９との隙間からの潤滑オイル３２の漏洩はごく僅かである。
【００２５】
本実施形態のフランジ４は、カム軸２から半径方向外側に延出する円盤部１２と、その円盤部１２の半径方向外側の位置から軸方向に突出する突出部１４とからなる。円盤部１２の側面は、カム軸２の軸心と直交し、突出部１４は、円盤部１２の一方の側面の外周端部から全周に亘り突出し、円筒状の形状を有する。以上のようにフランジ４は、一方の側方（図１において左側）が開放され、他方の側方（図１において右側）が閉止された短い円筒状に形成される。
【００２６】
特に、本実施形態の回転軸の振動減衰機構１は、図１、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、フランジ４内に出没可能に設けられ、カム軸２の回転による遠心力で、フランジ４内に収納されるように移動可能である撹拌抵抗体２２と、その撹拌抵抗体２２がフランジ４から突出するように撹拌抵抗体２２を付勢する弾性体２４とを備える。
【００２７】
具体的には、本実施形態の回転軸の振動減衰機構１は、フランジ４に形成され、カム軸２の半径方向外側に向かって延びる傾斜孔２１と、その傾斜孔２１に移動自在に挿入され、撹拌抵抗体２２をなすピン部材２５と、傾斜孔２１内に設けられ、弾性体２４をなすコイルばね２６とを備える。
【００２８】
本実施形態の傾斜孔２１は、フランジ４の円盤部１２の外周端部の位置に設けられ、カム軸２の軸心に対して斜めに交差する所定の傾斜角θで円盤部１２を貫通する。より具体的には、傾斜孔２１は、略４５°の傾斜角（θ≒４５）でフランジの内方側にある円盤部１２の側面から半径方向斜め外側に延出し、フランジ４の外方側にある円盤部１２の角部で開放する。さらに、傾斜孔２１は断面円形に形成され、具体的にはキリ孔である。また、傾斜孔２１のカム軸２半径方向外側の端部には、ねじ山２８が形成される。以上の傾斜孔２１が、本実施形態では、円周方向に９０°間隔で４箇所に形成される。
【００２９】
本実施形態のピン部材２５は、傾斜孔２１の延出方向に沿って延びる円柱形状で、傾斜孔２１の内径よりもわずかに小さな外径を有する。また、ピン部材２５は、傾斜孔２１内を滑らかに移動可能である。したがって、ピン部材２５の移動方向は傾斜孔２１の傾斜角と同じ傾斜角θを有する。即ち、ピン部材２５は、フランジ４の半径方向外側に設けられ、その移動方向が、カム軸２の軸心に対し傾斜角θで斜めに交差するように設定される。
【００３０】
本実施形態のコイルばね２６は、傾斜孔２１の延出方向に伸縮するように指向して設けられ、ピン部材２５より半径方向外側に位置される。コイルばね２６の一端は、ピン部材２５の半径方向外側の端面に固定される。
【００３１】
さらに、傾斜孔２１内の半径方向外側の端部に止栓２９が固定され、その止栓２９にコイルばね２６の他端が固定される。コイルばね２６がピン部材２５を半径方向内側（図３（ａ）において右下から左上向きに）に付勢する。
【００３２】
本実施形態の止栓２９は、傾斜孔２１のねじ山２８と螺合する雄ねじが切られた円柱状の部材であり、その止栓２９には、ピン部材２５のピストン作用による潤滑オイル３２の出入りが可能となるように、排出孔３０が設けられる。
【００３３】
以上によりピン部材２５とコイルばね２６と止栓２９とは一体の部品となる。例えば、コイルばね２６をピン部材２５と止栓２９とに溶接することで、これらは互いに接合される。
【００３４】
このように接合されたピン部材２５とコイルばね２６と止栓２９とが、フランジ４の周方向複数箇所（本実施形態では、４箇所）に形成された各傾斜孔２１に各々設けられる。ピン部材２５の傾斜孔２１からの突出量は、カム軸２の回転による遠心力（慣性力）と、コイルばね２６のばね力との釣り合いにより決定される。
【００３５】
次に、本実施形態の回転軸の振動減衰機構１の作用を説明する。
【００３６】
図３（ａ）に示されるように、カム軸２の回転速度が比較的低い場合（例えば、アイドル回転速度）、ピン部材２５に作用する遠心力が小さいことから、コイルばね２６のばね力により、ピン部材２５はその一部が傾斜孔２１から突出した状態で保持される（ピン部材２５の突出量が比較的大きい）。
【００３７】
したがって、カム軸２の低回転時には、突出したピン部材２５により潤滑オイル３２が撹拌され、その撹拌抵抗によりカム軸２に対する減衰力がより高められる。よって、低回転時に生じるカム軸２の大きなトルク変動が緩衝される。
【００３８】
カム軸２の回転速度が高くなるにつれて、ピン部材２５に作用する遠心力が増大する。増大した遠心力によりコイルばね２６が圧縮され、ピン部材２５の傾斜孔２１からの突出量が小さくなっていく。さらに、カム軸２の回転速度が高くなり所定回転速度以上となると、ピン部材２５がばね力に抗して傾斜孔２１内に完全に格納されるようになる（図３（ｂ）参照）。
【００３９】
したがって、カム軸２の高回転時には、低回転時と較べてピン部材２５の突出量が減少することによりピン部材２５の撹拌抵抗による減衰力が減少する。特に、本実施形態では、カム軸２の回転速度が所定回転速度以上の場合、ピン部材２５が完全に格納されるので、ピン部材２５による減衰力が消失する。
【００４０】
このように本実施形態の回転軸の振動減衰機構１は、カム軸２を大径化、大型化させることなく、カム軸２の低回転時には十分な減衰力を付与し、かつカム軸２の高回転時には過度の減衰力を抑制することができる。つまり、カム軸２の低回転時の振動減衰効果と、高回転時の撹拌抵抗（減衰力）抑制効果との両立を図ることができる。
【００４１】
具体的には、低回転時に十分な減衰力を付与することで、低回転時にカム軸２に生じる大きな変動トルクを緩衝することができ、動弁系騒音などのエンジン騒音、特にカムギヤの歯打ち音を低減させることができる。
【００４２】
また、高回転時に過度の減衰力を抑制することで、エンジンの高回転時の燃費の悪化を防止することができる。
【００４３】
特に、ピン部材２５がカム軸２の軸心に対して斜めに移動することから、ピン部材２５の突出量を大きく設定することができる。例えば、ピン部材がカム軸２の軸心に対して直交して移動するような孔を突出部１４に設けたとすると、孔の長さが短いことや、ピン部材がカム軸２と干渉するなどの理由で、ピン部材の突出量を小さく設定せざるを得ない。本実施形態では、孔を傾斜させて（傾斜孔２１を）設けたので、孔の長さおよびピン部材２５の長さをより長くすることができ、ピン部材２５の突出量をより大きく設定することができる。
【００４４】
ピン部材２５をフランジ４の半径方向外側に設けることで、ピン部材２５をカム軸２と干渉させることなく、ピン部材２５の突出量をより大きく設定することができる。
【００４５】
フランジ４が軸方向に延びる突出部１４を備えるように構成することで、突出部１４の外周面と、突出部１４と対向するハウジング５の内壁面との間に所定幅の隙間を形成し、その隙間の潤滑オイル３２により、カム軸２に減衰力を付与することができる。
【００４６】
ピン部材２５とコイルばね２６と止栓２９とを一体の部品として構成することで、これらピン部材２５などの取扱を容易にすることができ、また、フランジ４に対する組付性を向上させることができる。
【００４７】
本実施形態の回転軸の振動減衰機構１は、上述のように比較的簡単な構造であり、容易かつ安価に作製することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００４９】
例えば、本実施形態では、ギヤ機構により駆動されるカム軸２を対象とする形態を説明したが、本発明が対象とする回転軸はカム軸に限定されない。また、回転軸の駆動手段もギヤ機構に限定されず、プーリなどの他の手段が可能である。
【００５０】
本実施形態では、弾性体２４としてコイルばね２６を用いる形態を説明したが、これに限定されず、例えば、皿ばねやゴムなどでもよい。
【００５１】
本実施形態では、粘性流体６としてエンジンの潤滑オイル３２を共用する形態を説明したが、これに限定されず、例えばシリコンオイルによる専用オイルなど、様々な粘度の粘性流体を用いることが可能である。
【００５２】
本実施形態では、撹拌抵抗体２２を周方向に９０°間隔で４箇所に設ける形態を説明したが、本発明は撹拌抵抗体の数や配置に限定されない。
【００５３】
本実施形態では、撹拌抵抗体２２として円柱形状のピン部材２５を用いる形態を説明したが、撹拌抵抗体の形状はこれに限定されず、例えば、撹拌翼のような形状など様々な形状が可能である。
【００５４】
ピン部材２５の移動方向の傾斜角θは、６０°以内であるのが好ましく、特に、３０°≦θ≦４５°の範囲内が望ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
本実施形態では、カム軸２が所定回転速度以上で回転する場合に、ピン部材２５の全部が傾斜孔２１内に格納される形態（図３（ｂ）参照）を説明したが、これに限定されず、図３（ｂ）に想像線に示すように、ピン部材が傾斜孔内に最も格納されたときに、ピン部材の一部が傾斜孔から突出するようにしてもよい。
【００５６】
本実施形態では、ピン部材２５の底面（ピン部材２５の半径方向外側の端面）にコイルばね２６を取り付ける形態を説明したが、例えば、ピン部材の底部中心に凹部を形成し、つまりピン部材の底部側を筒状に形成し、その凹部内にコイルばねを取り付け、カム軸の高回転時にコイルばねが凹部内に収容されていくように構成してもよい。これにより、ピン部材の突出量をさらに長くすることができる。また、コイルばねの長さを長くできるので、カム軸の回転速度に対するピン部材の移動量の調整に冗長性を持たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による回転軸の振動減衰機構を示し、撹拌抵抗体がフランジから突出した状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態による回転軸の振動減衰機構を示し、撹拌抵抗体がフランジ内に収容された状態を示す。
【図３】（ａ）は図１のフランジの一部拡大図を示し、（ｂ）は図２のフランジの一部拡大図を示す。
【図４】従来の回転軸の振動減衰機構を示す。
【図５】他の従来の回転軸の振動減衰機構を示す
【符号の説明】
【００５８】
１  回転軸の振動減衰機構
２  カム軸（回転軸）
４  フランジ
５  ハウジング
６  粘性流体
２１  傾斜孔
２２  撹拌抵抗体
２４  弾性体
２５  ピン部材
２６  コイルばね
３２  潤滑オイル
【図１】
2006002841.tif 000003
【図２】
2006002841.tif 000004
【図３】
2006002841.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006002841.tif 000007