(57)【要約】【課題】  減衰率の最適化調節を極めて容易できるようにする。【解決手段】  縦振動を伴う回転軸（２）に同軸に配設された円板状のピストン（３）と、２つの油室（５，６）と、油室の間を連通させる油路（７，８，９）と、ピストンからダンパ油へ伝達された回転軸の縦振動を減衰させるダンパ機構とを備え、このダンパ機構は、断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された内周部を有すると共に軸線方向に配設されたシリンダ部（２２）と、断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された外周部を有すると共にシリンダ部内に軸線方向に配設されてシリンダ部と共働してダンパ油を通過させるための隙間（２６）を形成するピストン部（２３）と、ピストン部を移動させるためのピストン移動部（２４）と、ピストン部の軸線方向の固定位置を外部から変更して隙間幅を調節するための隙間幅調節機構（２５）とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦振動を伴う回転軸（２）に縦方向に同軸に配設された円板状のピストン（３）と、前記ピストンの縦方向両側に配設されて内部にダンパ油が充填された２つの油室（５，６）と、前記２つの油室の間を連通させる油路（７，８，９）と、前記油路に介在して前記ピストンから前記油室内の前記ダンパ油へ伝達された前記回転軸の前記縦振動を減衰させるダンパ機構とを備えた回転軸縦振動低減装置において、前記ダンパ機構は、径方向の断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された内周部を有すると共に前記油路に軸線方向に配設されたシリンダ部（２２）と、径方向の断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された外周部を有すると共に前記シリンダ部内に軸線方向に配設されて前記シリンダ部と共働して前記ダンパ油を通過させるための隙間（２６）を形成するピストン部（２３）と、前記ピストン部を軸線方向に移動させるためのピストン移動部（２４）と、前記シリンダ部に対する前記ピストン部の軸線方向の固定位置を外部から変更して前記隙間の幅を調節することができる隙間幅調節機構（２５）とを備えたことを特徴とする回転軸縦振動低減装置。
【請求項２】
前記シリンダ部（２２）と前記ピストン部（２３）は、同軸に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転軸縦振動低減装置。
【請求項３】
前記隙間幅（２６）は、前記ピストン部（２３）の前記各固定位置に対応した幅で軸線方向に一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転軸縦振動低減装置。
【請求項４】
前記ピストン移動部（２４）は、前記ピストン部（２３）の近傍に前記油路（７）内を軸線方向に一体に摺動して前記ピストン部の径方向の位置を安定させるガイド（２８）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転軸縦振動低減装置。
【請求項５】
前記隙間幅調節機構（２５）は、前記ピストン移動部（２４）上に形成されたねじ（３１）と前記ダンパ機構（２０）のケーシング（３０）に削成されて前記ねじに螺合するねじ孔（３１ａ）とによって形成され、前記ピストン移動部は、前記ケーシングの外部から回動可能であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転軸縦振動低減装置。
【請求項６】
前記２つの油室（５，６）と前記油路（７，８，９）と前記ダンパ機構（２０）は、前記ピストン（３）の周方向に複数個が等間隔に対称に配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回転軸縦振動低減装置。
【請求項７】
前記回転軸は、内燃機関（１）のクランク軸（２）であり、前記ピストン移動部（２４）は、自在継手（３３，３４）を介して延長された延長部（３６）を有し、前記延長部は、前記内燃機関（１）の外部から回動可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の回転軸縦振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の縦振動低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、例えば、船舶等に使用される低速の２サイクル機関では、近年の高性能化及び高出力化のために、ピストンストロークがますますロングストローク化の傾向にある。このため、クランク軸（回転軸）の軸方向（縦方向）の剛性が小さくなり、それに伴って、クランク軸の縦振動が大きな問題となっている。このクランク軸の縦振動は、捩じれ振動と共に、クランク軸の重要な強度因子となる。
【０００３】
このため、このクランク軸や他の回転軸の縦振動を低減するための縦振動低減装置として、様々なものが開発されており（例えば、特記文献１参照）、それらの基本構造は、図１０に示すように、回転軸１０１のいずれかの端部に円板状のピストン１０２を同軸に配設し、そのピストン１０２の縦方向両側に２つのダンパ油室１０３，１０４を設け、この２つのダンパ油室１０３，１０４を、ダンパ機構１０５を介在させて連結する。
【０００４】
ここで、回転軸１０１に縦振動が発生した場合には、この振動が２つのダンパ油室１０３，１０４内でピストン１０２によりダンパ油に伝達され、このダンパ油がダンパ機構１０５を通過するときに振動の減衰が行われる。
【０００５】
本願発明者らは、上述の内燃機関のクランク軸の縦振動について、図１１に示すように、ダンパ機構１１０として複数枚の薄板１１１をスペーサ１１２を介在させて積み重ね、このスペーサ１１２によって形成される隙間１１３に機関の潤滑油を通すことにより、その潤滑油の粘性抵抗によって、振動の減衰を図るものを用いてきた。
【０００６】
しかし、ダンパの減衰率は、エンジンの使用状況や潤滑油の劣化度等によって、しばしばその調節が必要になる。特に、今後のロングストローク化等によってクランク軸の縦振動が大いに懸念される４サイクル機関では、オイルの劣化が激しく、これに対応するために減衰率の最適化調節が容易なクランク軸縦振動低減装置が新たに必要になる。
【０００７】
しかしながら、上述の従来の、複数枚の薄板１１１をスペーサ１１２を介在させて積み重ねたダンパ機構１１０では、ダンパ機構１１０の減衰率を調節するときに、このダンパ機構１１０を一旦分解して、スペーサ１１２の厚さを調節しなければならないという問題がある。
【０００８】
この一方、ダンパ機構を分解しないでダンパの減衰率を調節することとができる回転軸縦振動低減装置として、特開平１１−３３６８４４号公報の図４、及び本願明細書の図１２に示すように、ピストンの軸方向両側の２つのダンパ油室を油路で連結すると共に、この油路のコーナ部１１５にねじ込み式のピストン１１６を配設し、ねじによって油路のコーナ部１１５のピストン１１６と油路との間に形成される絞り部１１７の隙間幅Ｈ0 を変化させて、ダンパの減衰率を調節するものがある。このような回転軸縦振動低減装置においては、ダンパの分解等を行わずに、ダンパの減衰率を調節することとができる。
【特許文献１】特開２００１−３０４３３３号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のダンパ機構は、絞り部の隙間幅に対する軸線方向の長さ比が極めて小さく、いわゆるオリフィス型の絞りを形成している。そして、このようなオリフィス型絞りでは、絞り部での圧力損失が極めて大きくなり、流れに乱流が発生しやすい。絞り部でこのような乱流が発生すると、絞り部の隙間幅の僅かな変更でも、ダンパの減衰率が大幅に変化し、その調節が極めて難しくなるという問題が発生する。
【００１０】
また、特開平１１−３３６８４４号公報の図２に示す別のダンパ機構においても、減衰率の粗調節、すなわち主たる流れの調節はオリフィス型絞りを用いて行っており、基本的には乱流を利用した振動の減衰である。
【００１１】
一般流体ではレイノズル数が２０００以下で層流となり、レイノズル数が２３２０を超えると乱流になりやすいとされている（臨界レイノズル数）のに対し、油圧回路では、油の粘度が非常に高いために、レイノズル数が１０００を超えただけでも乱流になりやすいとされ、乱流対策が極めて重要になる。
【００１２】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、ダンパ機構の分解等を行わずにダンパの減衰率を容易に調節することができると共に、絞り部の隙間幅の変更によって流速に比例した圧力損失が得られ、よって減衰率の最適化調節が極めて容易な、回転軸縦振動低減装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、縦振動を伴う回転軸に縦方向に同軸に配設された円板状のピストンと、ピストンの縦方向両側に配設されて内部にダンパ油が充填された２つの油室と、２つの油室の間を連通させる油路と、油路に介在してピストンから油室内のダンパ油へ伝達された回転軸の縦振動を減衰させるダンパ機構とを備えた回転軸縦振動低減装置において、このダンパ機構は、径方向の断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された内周部を有すると共に上記油路に軸線方向に配設されたシリンダ部と、径方向の断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された外周部を有すると共に上記シリンダ部内に軸線方向に配設されてシリンダ部と共働してダンパ油を通過させるための隙間を形成するピストン部と、このピストン部を軸線方向に移動させるためのピストン移動部と、シリンダ部に対するピストン部の軸線方向の固定位置を外部から変更して隙間の幅を調節することができる隙間幅調節機構とを備えたことにある。ここで、回転軸の縦振動とは回転軸の軸方向の振動をいい、また、上記円板状のピストンには、回転軸の軸方向に一定の長さを有する短円柱状等のピストンも含まれる。
【００１４】
上述の回転軸縦振動低減装置においては、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間によって、ダンパ油に伝達された回転軸の縦振動が減衰される。このとき、シリンダ部とピストン部は、ともにその内周部や外周部が軸線方向に延びるテーパ状に形成されているから、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間は、従来のいわゆるオリフィス型の絞りではなく、軸線方向に一定の長さを有する環状すきまを形成する。
【００１５】
この環状すきまを通るダンパ油の流れは、その流れのレイノズル数を２０００以下、できれば１０００以下に設定することにより層流となる。このため、流速に比例した圧力損失が生じ、減衰率の最適化調節が極めて容易になる。また、隙間幅調節機構によって、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間の隙間幅を外部から変更することができるから、これによっても減衰率の調節が容易になる。
【００１６】
上記シリンダ部とピストン部は、同軸に配設されていることが望ましい。シリンダ部とピストン部との間に偏心がないようにすることにより、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間の流れを、さらに層流化することができる。
【００１７】
上記隙間幅は、ピストン部の各固定位置に対応した幅で軸線方向に一定であることが望ましい。シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間の幅は、ピストン部の固定位置によって変化するが、それぞれの固定位置において隙間幅を軸線方向に一定にすることにより、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間の流れを、一段と層流化することができる。
【００１８】
上記ピストン移動部は、ピストン部の近傍に油路内を軸線方向に一体に摺動してピストン部の径方向の位置を安定させるガイドを有することが望ましい。このガイドによってピストン部の径方向の位置を安定させることにより、ダンパ油の振動流れにも拘わらず、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間の幅が常に一定に保たれる。また、ピストン部自体の振動も防止することができる。
【００１９】
上記隙間幅調節機構は、ピストン移動部上に形成されたねじと、ダンパ機構のケーシングに削成されてこのねじに螺合するねじ孔とによって形成され、ピストン移動部は、ケーシングの外部から回動可能であることが望ましい。これにより、シリンダ部とピストン部とによって形成される隙間の幅を、ダンパ機構のケーシングの外部から調節することができる。
【００２０】
上記２つの油室と油路とダンパ機構は、ピストンの周方向に複数個が等間隔に対称に配設されていることが望ましい。これにより、回転軸の縦振動を極めて安定的に減衰させることができる。
【００２１】
例えば、上記回転軸は、内燃機関のクランク軸であり、ピストン移動部は、自在継手を介して延長された延長部を有し、この延長部は、内燃機関の外部から回動可能である。本回転軸縦振動低減装置は、内燃機関のクランク軸の縦振動低減装置として最適に実施することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の回転軸縦振動低減装置は、縦振動を伴う回転軸に縦方向に同軸に配設された円板状のピストンと、ピストンの縦方向両側に配設されて内部にダンパ油が充填された２つの油室と、２つの油室の間を連通させる油路と、油路に介在してピストンから油室内のダンパ油へ伝達された回転軸の縦振動を減衰させるダンパ機構とを備えた回転軸縦振動低減装置において、このダンパ機構は、径方向の断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された内周部を有すると共に上記油路に軸線方向に配設されたシリンダ部と、径方向の断面が円形で軸線方向に延びるテーパ状に形成された外周部を有すると共に上記シリンダ部内に軸線方向に配設されてシリンダ部と共働してダンパ油を通過させるための隙間を形成するピストン部と、このピストン部を軸線方向に移動させるためのピストン移動部と、シリンダ部に対するピストン部の軸線方向の固定位置を外部から変更して隙間の幅を調節することができる隙間幅調節機構とを備えるから、ダンパ機構の分解等を行わずにダンパの減衰率を調節できると共に、絞り部の隙間幅の変更によって流速に比例した圧力損失が得られ、よって減衰率の最適化調節が極めて容易になる、という優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る回転軸縦振動低減装置を実施するための最良の形態を、図１ないし図９を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の回転軸縦振動低減装置を実施するための最良の形態を示す正面断面図、図２は、ダンパ機構の詳細を示す正面断面図、図３は、図１の矢線Ａ−Ａから見たガイドを示す平面図、図４は、ダンパ機構を示す簡略図、図５は、図４の矢線Ｂ−Ｂから見た
ダンパ機構を示す簡略図、図６は、別のダンパ機構を示す簡略図、図７は、さらに別のダンパ機構を示す簡略図、図８は、内燃機関の下部を示す側面図、図９は、隙間幅調節機構を一部を断面で示す側面図である。
【００２５】
図１に示すように、回転軸縦振動低減装置の一例としての内燃機関１のクランク軸縦振動低減装置は、機関１のクランク軸（回転軸）２の端部に、円板状のピストン３が縦方向に同軸に配設されている。機関１のクランク軸２は、近年の高性能化及び高出力化のために、ピストンストロークがますますロングストローク化の傾向にある。このため、クランク軸２は縦方向の剛性が小さくなり、それに伴ってクランク軸２に縦振動が発生する。
【００２６】
ピストン３の縦方向の両側に、２つの潤滑油室（油室）５，６が液密に配設される。潤滑油室５，６の内部には、ダンパ油としての機関潤滑油が充填されている。２つの潤滑油室５，６の間を連通させる油路７，８，９が配設される。油路７の途中に、ダンパ機構２０を介在させる。ダンパ機構２０は、ピストン３から潤滑油室５，６内の潤滑油へ伝達されたクランク軸３の縦振動を減衰させるためのものである。
【００２７】
図２に示すように、ダンパ機構２０は、このダンパ機構２０のケーシング２１の一部に形成されたシリンダ部２２と、シリンダ部２２の内部に配設されたピストン部２３と、ピストン部２３を移動させるためのピストン軸（ピストン移動部）２４と、シリンダ部２２に対するピストン部２３の軸線方向の固定位置を変更して、シリンダ部２２とピストン部２３とによって形成される隙間２６の幅Ｈを調節するための隙間幅調節機構２５とからなる。
【００２８】
シリンダ部２２は、その内周部の径方向断面が円形に形成され、油路７の軸線方向に延びると共に、図示上方に末広がりとなるテーパ状に形成される。ピストン部２３の外周部も、シリンダ部２２に対応して、径方向の断面が円形に形成され、油路７の軸線方向に延びると共に、同様に図示上方に末広がりのテーパ状に形成される。ピストン部２３は、シリンダ部２２と共働して潤滑油を通過させるための隙間２６を形成し、隙間幅Ｈを設ける。
【００２９】
図４及び図５に示すように、ピストン部２３は、シリンダ部２２に対して同軸に配設され、かつシリンダ部２２とピストン部２３とによって形成される隙間２６の幅Ｈを、ピストン部２３の各固定位置に対応する幅で軸線方向に一定にするように形成されている。ここで、隙間２６の隙間幅Ｈは、その流れのレイノズル数が２０００以下、できれば１０００以下になる領域で設定される。これにより、隙間２６によって安定的な層流を形成することができる。
【００３０】
ピストン軸２４は、ピストン部２３から油路７の軸線方向に図示上方に延びており、ケーシング３０に液密に取り付けられる。ピストン軸２４は、ピストン部２３の近傍の油路７内にガイド２８を有する。ガイド２８は油路７内を軸線方向に、ピストン部２３と一体に摺動する。これにより、ピストン部２３の径方向の位置を安定させる。
【００３１】
図３に示すように、ガイド２８は、その外周部に複数個の潤滑油通路２９を有し、シリンダ部２２とピストン部２３との間の隙間２６を通過した潤滑油は、この潤滑油通路２９を通ってガイド２８を通過する。ガイド２８を通過した潤滑油は、油路８，９を通して図１の潤滑油室６へ通ずる。潤滑油は、クランク軸２のピストン３の振動に応じて油路７，８，９内を往復する。油路７，８，９内の潤滑油は機関１の図示しない潤滑油主管から供給され、余剰分は外部へ排出される。
【００３２】
図２に示すように、ピストン軸２４にはねじ３１が形成され、先端部はダンパ機構２０
のケーシング３０の外部に突出している。ケーシング３０には、ピストン軸２４のねじ３１が螺合することができるねじ孔３１ａが形成されている。
【００３３】
このため、ピストン軸２４の先端部をケーシング３０の外部から回転させることにより、ピストン軸２４の軸線方向の固定位置を変化させることができ、これによりシリンダ部２２とピストン部２３との間の隙間２６の幅Ｈを任意に変化させることができる。このピストン軸２４のねじ３１と、ケーシング３０のねじ孔３１ａにより隙間幅調節機構２５が形成される。
【００３４】
このケーシング３０から外部へ突出したピストン軸２４にはコイルばね３２が取り付けられ、ピストン軸２４を常にケーシング３０の側へ付勢している。これにより、外部からピストン軸２４を回動させたときに、ねじ３１とねじ孔３１ａとの間に一定の摩擦力を与えて、ピストン部２３の位置を一定の力で保持できるようにしている。
【００３５】
ピストン軸２４の先端部には、２つの自在継手３３，３４と１つの連結軸３５を介して操作軸（延長部）３６が連結される。この操作軸３６は機関１の外部に突出し、機関１の外部からレンチにより回動させることができる。これによりピストン軸２４を介して、シリンダ部２２とピストン部２３との間の隙間２６の幅Ｈを任意に変化させることができ、機関１の外部から容易に隙間幅Ｈを吊設することができる。隙間幅Ｈの調節後は、止めナット３７によって操作軸３６を固定する。
【００３６】
図９に示すように、上述の油室５，６と油路７，８，９とダンパ機構２０と、それに関連する上記機構とが、機関１のピストン３の周方向に、複数個が等間隔に対称に配設されている。これにより、クランク軸２の縦振動を極めて安定的に減衰させることができる。
【００３７】
本発明の回転軸縦振動低減装置によれば、潤滑油がダンパ機構２０のシリンダ部２２とピストン部２３との間の隙間２６を通ることによって、潤滑油に伝達されたクランク軸２の縦振動が良好に減衰される。特に、シリンダ部２２及びピストン部２３は、ともにその内周部や外周部が軸線方向に延びるテーパ状に形成されているから、この隙間２６は、従来のいわゆるオリフィス型の絞りではなく、軸線方向に一定の長さを有する環状すきまを形成する。
【００３８】
この環状すきまを通過する潤滑油の流れは、その流れのレイノズル数を２０００以下、できれば１０００以下に設定することで層流となる。このため、流速に比例した圧力損失が生じ、減衰率の最適化調節が極めて容易になる。
【００３９】
また、隙間幅調節機構２５によって、上述の隙間幅Ｈを外部から変更することができるから、隙間幅Ｈの調節のためにダンパ機構を分解等する必要がなく、減衰率の調節は容易である。
【００４０】
一方、シリンダ部２２とピストン部２３は同軸に配設され、シリンダ部２２とピストン部２３との間に偏心がないようにすることにより、シリンダ部２２とピストン部２３とによって形成される隙間の流れを一段と良質な層流とすることができる。ただし、図６に示すように、シリンダ部とピストン部とを同軸とせずに偏心させるようにし、図７に示されるように、隙間幅を軸線方向にテーパ状に増加又は減少させるようにしてもよい。
【００４１】
また、隙間幅Ｈは、ピストン部２３の各固定位置に対応した幅で軸線方向に一定としているから、隙間２６の流れをより層流化することができる。さらに、ガイド２８によってピストン部２３の径方向の位置を安定させることにより、潤滑油の振動流れにも拘わらず、シリンダ部２２とピストン部２３との間の隙間幅Ｈが常に一定に保たれ、また、ピスト
ン部２３自体の振動も防止することができる。
【００４２】
なお、本発明は上述の一実施の形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、本発明の範囲から除外されるものではない。例えば、回転軸は、内燃機関１のクランク軸２に限定されるものではなく、縦振動を伴う一般の回転軸について実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の回転軸縦振動低減装置を実施するための最良の形態を示す正面断面図である。
【図２】ダンパ機構の詳細を示す正面断面図である。
【図３】図２の矢線Ａ−Ａから見たガイドを示す平面断面図である。
【図４】ダンパ機構を示す正面断面図である。
【図５】図４の矢線Ｂ−Ｂから見たダンパ機構を示す断面図である。
【図６】別のダンパ機構を示す側面断面図である。
【図７】さらに別のダンパ機構を示す正面断面図である。
【図８】内燃機関の下部を示す側面図である。
【図９】隙間幅調節機構を示す側面図である。
【図１０】従来の回転軸縦振動低減装置を示す簡略図である。
【図１１】従来の具体例を示す断面図である。
【図１２】図１１とは別の具体例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  内燃機関
２  クランク軸（回転軸）
３  ピストン
５，６  潤滑油室（油室）
７，８，９  油路
２０  ダンパ機構
２１  ケーシング
２２  シリンダ部
２３  ピストン部
２４  ピストン軸（ピストン移動部）
２５  隙間幅調節機構
２６  隙間
２８  ガイド
２９  潤滑油通路
３０  ケーシング
３１  ねじ
３１ａ  ねじ孔
３２  コイルばね
３３，３４  自在継手
３５  連結軸
３６  操作軸
３７  止めナット
１０１  回転軸
１０２  ピストン
１０３，１０４  ダンパ油室
１０５  ダンパ機構
１１０  ダンパ機構
１１１  薄板
１１２  スペーサ
１１３  隙間
１１５  コーナ部
１１６  ピストン
１１７  絞り部
Ｈ  隙間幅
Ｈ0   隙間幅
Ｌ  隙間長
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008232037.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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