(57)【要約】【課題】音源からの透過音を有効に低減し得る構造を備えたプーリを提供する。【解決手段】音源に近接して回転軸に同心的に取り付けられるプーリであって、共鳴室４３と、この共鳴室４３を前記音源側へ開放する第一開口４１と、前記共鳴室４３を前記音源と反対側へ開放する第二開口４２を有する消音器４を備え、この消音器４は、音源側を向いた第一開口４１に存在する気柱の質量と、共鳴室４３の内部容積に依存される空気ばねのばね定数で決まる共鳴周波数を中心とする周波数帯域の音に対して共鳴し、この共鳴音が、音源からの入射音と打ち消し合うことによって優れた吸音効果を発揮する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源に近接して回転軸に同心的に取り付けられるプーリであって、共鳴室と、この共鳴室を前記音源側へ開放する第一開口と、前記共鳴室を前記音源と反対側へ開放する第二開口を有する消音器が設けられたことを特徴とするプーリ。
【請求項２】
共鳴室の断面積が第一開口及び第二開口の断面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載のプーリ。
【請求項３】
互いに異なる共鳴周波数が設定された複数の消音器が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のプーリ。
【請求項４】
プーリが、回転軸に取り付けられるハブと、このハブと同心的かつ相対変位可能な状態で配置された環状の質量体と、前記ハブと質量体とを弾性的に連結する弾性体を備えるトーショナルダンパであることを特徴とする請求項１に記載のプーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車エンジンのクランクシャフト等、回転軸に取り付けられるプーリであって、特に、騒音低減機能を与えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンのクランクシャフトの軸端に取り付けられるプーリは、エンジンの駆動に伴ってクランクシャフトに生じる捩り振動（回転方向の振動）による不具合の発生を防止するための捩り振動低減機能を備えている。
【０００３】
図５は、捩り振動低減機能を備えた従来のプーリの一例を示す正面図、図６は、図５におけるVI−VI断面図である。なお、図６における左側がプーリの正面側であり、右側がエンジンの存在する背面側である。
【０００４】
すなわちこの種のプーリは、基本的にはエンジンのクランクシャフトの軸端に取り付けられる金属製のハブ１０１と、その外周側に同心的に配置され、外周面に不図示の無端ベルトが巻き掛けられる金属製の質量体（質量体）１０２と、これらハブ１０１と質量体１０２とを弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる弾性体１０３とで構成され、質量体１０２及び弾性体１０３からなる振動系に所定の捩り方向固有周波数が設定されている。すなわちこのプーリは、クランクシャフトの所定の回転数域において、捩り方向に加振されることによって質量体１０２及び弾性体１０３からなる振動系が共振し、その振動変位が入力振動と逆位相で生じることによって、動的吸振効果を発揮するものである。
【０００５】
しかしながら、特に、図示の例のようにハブ１０１に複数の窓部１０１ａが開設されたスケルトンタイプのプーリにおいては、エンジンの駆動音が窓部１０１ａを透過することによる騒音が大きいという問題が指摘される。
【０００６】
そこで、このような透過音を低減するため、従来、例えば下記の特許文献１のように遮音カバーを装着することが提案されているが、この種の遮音カバーは、プーリの正面全体を覆ってしまうため、点検やメンテナンス時において、プーリをクランクシャフトから取り外す際に、ハブ１０１をクランクシャフトに固定している不図示のボルトを取り外すには、まず遮音カバーをハブ１０１から取り外す必要があり、作業の煩雑化を来たす問題が指摘されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、遮音カバーによらず音源側からの透過音を有効に低減し得る構造を備えたプーリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るプーリは、音源に近接して回転軸に同心的に取り付けられるプーリであって、共鳴室と、この共鳴室を前記音源側へ開放する第一開口と、前記共鳴室を前記音源と反対側へ開放する第二開口を有する消音器が設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明に係るプーリは、請求項１に記載の構成において、共鳴室の断面積が第一開口及び第二開口の断面積より大きいことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３の発明に係るプーリは、請求項１に記載の構成において、互いに異なる共鳴周波数が設定された複数の消音器が設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４の発明に係るプーリは、請求項１に記載の構成において、プーリが、回転軸に取り付けられるハブと、このハブと同心的かつ相対変位可能な状態で配置された環状の質量体と、前記ハブと質量体とを弾性的に連結する弾性体を備えるトーショナルダンパであることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成において、消音器は、音源側を向いた第一開口に存在する気柱の質量と、共鳴室の内部容積に依存される空気ばねのばね定数で決まる共鳴周波数（吸音周波数）を中心とする周波数帯域の音に対しては、ヘルムホルツの共鳴原理によって、前記第一開口から取り込んで共鳴現象を生じ、この共鳴音が、音源からの入射音と打ち消し合うことによって優れた吸音効果を発揮するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るプーリによれば、消音器の共鳴周波数を、音源からの放射音が極大になる周波数帯域に合わせることによって、優れた吸音効果を得ることができ、しかも消音器は遮音カバーのようにプーリの正面全体を覆ってしまうものではないため、点検やメンテナンス時において、プーリを回転軸から取り外す際に作業の煩雑化を来たすこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るプーリの好ましい実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II断面図である。
【図３】図２のハブと消音器の分離状態を示す半断面図である。
【図４】本発明に係るプーリの比較例を示す断面図である。
【図５】従来のプーリの一例を示す正面図である。
【図６】図５におけるVI−VI断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るプーリを、自動車エンジンのクランクシャフトに取り付けられて、クランクシャフトに生じる捩り振動（回転方向の振動）による不具合の発生を防止するための捩り振動低減機能を備えるプーリ（トーショナルダンパ）に適用した好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るプーリの好ましい実施の形態を示す正面図、図２は図１におけるII−II断面図、図３はハブと消音器の分離状態を示す半断面図である。
【００１７】
なお、以下の説明において「正面側」とは、図における左側であって車両のフロント側のことであり、「背面側」とは図おける右側であって不図示のエンジンが存在する側のことである。また、エンジンは、請求項１に記載された音源に相当するものである。
【００１８】
図１及び図２に示される実施の形態によるプーリは、図示されていないエンジンのクランクシャフトの軸端に取り付けられるハブ１と、このハブ１の外周側に同心的かつ相対変位可能な状態で配置された環状の質量体２と、ハブ１と質量体２とを弾性的に連結する環状の弾性体３と、ハブ１に取り付けられた複数（図示の例では６個）の消音器４とを備える。
【００１９】
ハブ１は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、内周にクランクシャフトの軸端への固定部である軸孔１１ａ及びキー溝１１ｂが形成されたボス部１１と、このボス部１１から外径側へ展開した円盤部１２と、この円盤部１２の外径端から正面側へ円筒状に突出したリム部１３とからなり、円盤部１２には、図３に示されるように、消音器４を取り付けるための複数（図示の例では６個所）の開口部１２ａが円周方向等間隔で開設されている。
【００２０】
質量体２も金属材料の鋳造等により製作されたものであって、ハブ１におけるリム部１３の外周側に同心的に配置されており、外周面には不図示の無端ベルトを巻き掛けて補機へ回転力を伝達するためのポリＶ溝２ａが形成され、端部外周縁における円周方向一箇所には、エンジンのピストン行程をセンサで検出するためのタイミングマーク２ｂが形成されている。
【００２１】
弾性体３は、例えば耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れると共に内部発熱の少ないゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）によって環状に成形されており、ハブ１のリム部１３の外周面と、これに径方向に対向する質量体２の内周面との間に軸方向一側から圧入され、所要の圧縮代をもって嵌着されたものである。また、互いに対向するリム部１３の外周面及び質量体２の内周面は、ハブ１、質量体２及び弾性体３の軸方向に対する滑りによる脱落を防止するために、径方向へ緩やかにうねった形状となっている。このため、弾性体３は径方向へうねった状態でハブ１と質量体２の間に介在している。
【００２２】
質量体２と弾性体３とによって構成される振動系の捩り方向固有周波数は、質量体２の円周方向慣性質量と、弾性体３の捩り方向剪断ばね定数によって、クランクシャフトの捩り振動の振幅が極大となる周波数帯域に設定されている。
【００２３】
消音器４は複数の金属プレス成形体を接合して製作されたものであって、ハブ１におけるリム部１３の内周空間、言い換えればハブ１における円盤部１２の正面空間に配置されている。そしてこの消音器４は、管路の一部を拡張した形状をなすものであって、音源側であるエンジン側すなわちハブ１の背面側へ向けて開口した第一開口４１と、前記音源と反対側すなわちハブ１の正面側へ開口した第二開口４２と、この第一開口４１と第二開口４２の間にあってこれら第一開口４１及び第二開口４２より断面積が大きい共鳴室４３とを有し、第一開口４１の外周に延在された取付鍔部４４がハブ１の円盤部１２に開設された開口部１２ａに圧入嵌着されることによって、ハブ１に取り付けられている。
【００２４】
詳しくは、この消音器４によれば、エンジン側から第一開口４１に入射された音波は、第一開口４１より断面積の大きい共鳴室４３において拡散されることにより音圧が低下し、この低下した音のエネルギが、第二開口４２の断面積に相当する分だけ通過し、残りは共鳴室４３内で反射を繰り返すことにより互いに干渉し、減衰するものである。
【００２５】
そして特に、第一開口４１に入射された音波が、この第一開口４１に存在する気柱の質量と、共鳴室４３の内部容積に依存される空気ばねのばね定数で決まる消音器４の共鳴周波数（吸音周波数）付近の周波数帯域のものである場合は、ヘルムホルツの共鳴原理によって共鳴室４３内の反射波が共鳴し、この共鳴音は、第一開口４１からの入射音の波形に対して位相が反転した波形となるので、入射音と共鳴音が互いに打ち消し合うことによって第二開口４２からの出力音の音圧を著しく低減することができる。
【００２６】
したがって、例えば図４に比較例として例示したように、消音器４の第一開口４１と共鳴室４３の断面積を等しくした場合は、第一開口４１から共鳴室４３へ音波が入射される過程で拡散による音圧低下がなく、しかも、共鳴周波数が高くなってしまうので、優れた吸音効果を得るには、図２及び図３のように、共鳴室４３の断面積を第一開口４１及び第二開口４２より大きくすることが好ましい。
【００２７】
また、図示の形態による消音器４は、第一開口４１より大径の取付鍔部４４を有し、この取付鍔部４４をハブ１の円盤部１２に開設された開口部１２ａに圧入嵌着しているが、消音器４に取付鍔部４４を形成せず、ハブ１の開口部１２ａを図示の例より小径にして、消音器４の第一開口４１を構成する筒部を前記開口部１２ａに圧入することにより取り付けても良い。
【００２８】
また、消音器４における第一開口４１や共鳴室４３の断面積及び容積等を、消音器４の共鳴周波数（吸音周波数）が例えばエンジンからの騒音レベルが極大になる周波数帯域となるように設定することによって、この共鳴周波数を中心とする広い周波数帯域で大きな挿入損失（ＩＬ：Insertion Loss）を得ることができる。なお、挿入損失とは、音源から延びる管の途中に消音器を挿入した場合に管から出射される音圧レベルと、消音器を挿入しない場合に管から出射される音圧レベルの差（消音器による音圧の低下量）である。
【００２９】
以上の構成を備えるプーリは、ハブ１のボス部１１の軸孔１１ａにおいて、不図示のボルト及びキーによってクランクシャフトの軸端に固定され、エンジン駆動時に、このクランクシャフトと共に回転されるものである。そして、クランクシャフトの回転中に、ハブ１を介して入力される捩り振動の周波数が、クランクシャフトの振幅が極大となる周波数帯域になると、質量体２と弾性体３によって構成される振動系が入力振動の波形に対して位相が反転した波形で共振し、すなわち共振によるトルクが入力振動のトルクと逆方向に生じて打ち消し合うため、クランクシャフトの捩り振動のピークを有効に低減することができる。
【００３０】
また、プーリの背面側でエンジンの駆動に伴い発生してプーリの正面側へ透過しようとする騒音の一部は、第一開口４１を介して消音器４に取り込まれ、先に説明したように、共鳴室４３で拡散されることによって音圧が低下されると共に、断面積が変化する部分での反射を繰り返すことにより減衰される。
【００３１】
特に、消音器４の共鳴周波数を、エンジンからの騒音レベルが極大になる周波数帯域に予め設定しておけば、上述したヘルムホルツ共鳴作用によって、騒音レベルが極大になる周波数帯域の音を有効に低減することができる。このため、各消音器４に互いに異なる共鳴周波数を設定することによって、広い周波数帯域の騒音を共鳴吸収することができる。
【００３２】
なお、互いに異なる共鳴周波数が設定された消音器４は、そのサイズ（言い換えれば重量）や形状が互いに異なることになるので、これによって回転バランスが損なわれることのないように、円周方向における消音器４の配置を考慮する。例えば図示の例のように６個の消音器４を設ける場合は、共鳴周波数が異なる２種類（３個ずつ）の消音器４を円周方向交互に配置するか、あるいは180度対称位置にある消音器４同士を互いに同じ共鳴周波数とすることなどによって回転バランスを取ることができるが、最終的にハブ１の円周方向一部に不図示の凹部や穴などを形成することによって回転バランスを調整することもできる。
【００３３】
また、点検やメンテナンス時に、プーリをクランクシャフトから取り外す際には、ハブ１をクランクシャフトに固定している不図示のボルトを取り外すが、ハブ１の円盤部１２に取り付けられた複数の消音器４はボス部１１の外周側に位置していて、このボス部１１の正面に存在する前記ボルトの頭部を覆うものではないので、ボルトを取り外す作業の煩雑化を来たすこともない。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、プーリがハブ１と質量体２を弾性体３により弾性的に連結することにより捩り振動低減機能を備えたトーショナルダンパとしての形態をもつものであるが、本発明は、このような捩り振動低減機能をもたないプーリについても適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ハブ
１１  ボス部
１２  円盤部
１２ａ  開口部
１３  リム部
２  質量体
３  弾性体
４  消音器
４１  第一開口
４２  第二開口
４３  共鳴室
４４  取付鍔部
【図１】
2011137505.tif 000003
【図２】
2011137505.tif 000004
【図３】
2011137505.tif 000005
【図４】
2011137505.tif 000006
【図５】
2011137505.tif 000007
【図６】
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