(57)【要約】【課題】  エンジンのクランクシャフトに取り付けられる制振用のダンパーにおいて、低温域においても必要な制振性が得られる技術を提供する。【解決手段】  クランクシャフト１０６にセンターボルト１０５によって取り付けられ、ダンパーゴム１０３とダンパーマス１０４を備えたダンパー１０１において、ダンパー１０１の共振周波数を、６０℃における値を１とした場合に、−３０℃において１．６５以下とする。これにより、低温域における制振性能の低下が許容できるレベルに収まり、制振性に優れ、センターボルト１０５に緩みを生じさせないダンパーを得ることができる。【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に取り付けられる振動吸収用のダンパーであって、
振動吸収部材と質量体とを備え、
前記ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合に、
前記共振周波数が−３０℃で１．６５以下であることを特徴とするダンパー。
【請求項２】
１００℃における前記共振周波数が０．９０以上であることを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
【請求項３】
前記ダンパーは、センターボルトで前記クランクシャフトに取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載のダンパー。
【請求項４】
前記共振周波数を決める温度範囲において、
前記共振周波数と、クランクシャフトの振動に起因して発生する前記センターボルトを緩めようとするトルクとの間に線形な比例関係があることを特徴とする請求項３に記載のダンパー。
【請求項５】
前記共振周波数は、加振装置からの捻り振動を加えた状態において計測されたものであり、
前記ダンパーの前記加振装置への取り付け状態は、前記ダンパーの前記クランクシャフトへの取り付け状態と同じ状態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のダンパー。
【請求項６】
前記振動吸収部材は、エチレン・プロピレン系共重合ゴムを含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のダンパー。
【請求項７】
前記エチレン・プロピレン系共重合ゴムは、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴムであることを特徴とする請求項６に記載のダンパー。
【請求項８】
前記振動吸収部材は、よう素吸着量が７０ｇ／ｋｇ以上のカーボン種、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴムおよび可塑剤を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のダンパー。
【請求項９】
前記エチレン・プロピレン系共重合ゴムにおけるプロピレン／（エチレン＋プロピレン）比率が３５〜５０重量％であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンのクランクシャフトに生じる振動を吸収するダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のピストン・エンジンのクランクシャフトの軸端には、クランクシャフトで生じる振動を吸収するためのダンパーが装着されている。これは、クランクシャフトの振動を抑えることで、大きなエンジン音、あるいは不要な振動を抑制するためである。
【０００３】
ダンパーは、概略円板形状のハブと、そのハブの外周に固定された円環形状のダンパーゴム、およびダンパーゴムの外周に固定された円環形状のダンパーマスを主要な構成部材とし、クランクシャフトの軸端にセンターボルトによって取り付けられている。
【０００４】
ダンパーゴムは、広い温度範囲において適切な弾性を発揮する能力が要求される。零下数十度といった低温になると、ゴムの弾性力は低下し、ダンパーゴムの振動吸収能力が低下するので、ダンパーの振動吸収能力が低下する。このため、低温になるに従い、車室内の騒音や振動が増加する傾向となる。また、ダンパーの制振能力が低下すると、クランクの振動が激しくなり、それによるダンパーをクランクシャフトに固定するセンターボルトの緩みが懸念されることになる。センターボルトの緩みは、エンジンの故障につながるので、絶対に避けなければならない。
【０００５】
この問題は、最低気温が−２０℃あるいは−３０℃といった温度になる寒冷地において顕在化する。この問題に対応する技術として、エンジンからの受熱によりダンパーゴムの温度が上がるまでの間、温水やヒータによってダンパーゴムを加熱する方法、エンジンの始動直後におけるエンジンの回転数を制限し、エンジン周辺の温度が上昇するまで振動の発生を抑制する方法、ダンパーの固定方法をより強固にする方法、といった対策が提案されている。
【０００６】
ダンパーゴムを加熱する技術として、特許文献１に記載された技術が公知である。特許文献１には、低温時において、ダンパーゴムに電磁摩擦クラッチで発生する摩擦熱を伝導させる構成が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ダンパーゴムを加熱する方法は、加熱する機構や加熱のタイミングを決めるためのセンサ類といった追加の構成が必要であり、軽量化、コンパクト化、低コスト化といった要求に反する。また、エンジンの回転数を制御する方法も専用のエンジンの制御プログラムが必要であり、コスト増を招く。またこの方法は、エンジンの性能を制限することになり好ましくない。また、ダンパーの固定方法を強固にすることも作業手順の増加、検査手順の増加、新たな製造装置の導入、メンテナンス労力が増加する、といった点で高コスト化を招き好ましくない。
【０００９】
本発明は、低温においてもダンパーの制振機能を保つことができ、しかも低コストである技術の提供を目的とする。特に本発明は、ダンパーをクランクシャフトに装着するためのセンターボルトが低温環境下において緩まない技術を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のダンパーは、エンジンのクランクシャフトに取り付けられる振動吸収用のダンパーであって、振動吸収部材と質量体とを備え、６０℃における共振周波数を１とした場合に、共振周波数が−３０℃で１．６５以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、−３０℃といった低温域におけるダンパーの制振性能の低下を抑制し、さらにそのような低温域において、ダンパーを固定したセンターボルトに緩みが生じない構造を得ることができる。また、本発明によれば、低温域におけるダンパーの性能低下が抑えられるので、クランクシャフトの振動の増加を抑えることができ、振動の増加や騒音の増加を防止することができる。
【００１２】
６０℃というのは、以下の意味を有する。すなわち、運転時におけるエンジンルーム内の温度は、エンジンの発する熱により上昇するが、通常は、６０℃程度に収まるように設計がされている。その為、この温度領域において、クランクシャフトに取り付けられたダンパーは、振動吸収能力を最も効果的に発揮するように設計されている。そこで、本発明においては、６０℃における周波数を基準として数値範囲を設定している。−３０℃というのは、寒冷地における極限の最低気温として採用している。
【００１３】
本発明者らは、ダンパーゴムの材質を変更した複数の試作ダンパーを製作し、その共振周波数と温度との関係、および−３０℃という過酷な条件でのエンジンの運転を行なった場合におけるセンターボルトの緩みの有無、を調べた試験を行なった。この結果、ダンパーをクランクシャフトに固定するセンターボルトの緩みの発生の有無と、ダンパーの共振周波数の温度特性（温度変化に従う共振周波数の変化特性）との間には明確な相関関係が認められることが判明した。
【００１４】
すなわち、ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合に、その共振周波数が−３０℃で１．６５を越える場合には、−３０℃におけるエンジンの運転時において、ダンパーをクランクシャフトに固定するセンターボルトに緩みが発生する可能性が生じ、一方、ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合に、その共振周波数が−３０℃において１．６５以下である場合には、センターボルトの緩みは発生しないという知見が得られた。
【００１５】
このことから、ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合において、その共振周波数が−３０℃で示す値が１．６５以下か、あるいはそうでないか（つまり１．６５を越えるか）によって、センターボルトによりクランクシャフトに固定されたダンパーの低温における信頼性を評価できることが判明した。
【００１６】
本発明のダンパーにおいて、ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合に、１００℃における共振周波数が０．９０以上であることが好ましい。ダンパーに装着する振動吸収部材としては、通常ゴムが利用されるが、ゴムは、高温になると、軟化して流動性を示すようになり、弾性を徐々に失う。このことは、ダンパーの共振周波数の低下を招く。このため、任意の設定温度領域で所定の共振周波数になるように設定したダンパーは、より高温の温度領域において、共振周波数が低下する。しかしながら、この場合の共振周波数の低下は、流動性の発現に従うものであり、振動の吸収能力の低下を従うものなので好ましくない。
【００１７】
したがって、温度が高温側にシフトした場合における共振周波数の低下は、１０％程度が許容出来る範囲である。また、想定されるダンパーの最高温度は、１００℃程度である。したがって、高温領域へのシフトに従うダンパーの共振周波数の低下は、６０℃における共振周波数を１とした場合に、１００℃において０．９０以上となる程度であることが好ましい。
【００１８】
本発明のダンパーによれば、低温域におけるクランクシャフトの制振に適したダンパーが満たす要件を的確に評価できる目安が提供され、コストの上昇を招くことなく、低温域において機能の低下が小さい高信頼性を有するダンパーを得ることができる。すなわち、本発明によれば、ダンパーの共振周波数によって、クランクシャフトへの固定状態の信頼性を定量的に評価することが可能になるので、コスト増を招くことなく、機能の低下が許容レベル以下に収まるダンパーを得ることができる。特に低温環境下において、ダンパーをクランクシャフトに装着するセンターボルトに緩みが生じることがない技術を得ることができる。また、本発明によれば、低温環境下において、ダンパーの機能が低下したとしても、クランクシャフトの振動をセンターボルトの緩みが生じない程度のものに抑えることができるので、クランクシャフトの振動に起因する車自体の振動増加や騒音の増加を抑えることができる。
【００１９】
本発明のダンパーにおいて、ダンパーは、センターボルトで前記クランクシャフトに取り付けられている態様は好ましい。またこの態様において、共振周波数の関係を決める温度範囲において、共振周波数とクランクシャフトの振動に起因して発生するセンターボルトを緩めようとするトルクとの間に線形な比例関係があることが好ましい。後述のように、両者に比例関係がある範囲において、共振周波数を用いたダンパーの性能評価を妥当に行なうことができる。
【００２０】
本発明のダンパーにおいて、共振周波数は、加振装置からの捻り振動を加えた状態において計測されたものであり、ダンパーの加振装置への取り付け状態は、ダンパーのクランクシャフトへの取り付け状態と同じ状態であることが重要である。この態様によれば、共振周波数が規格化されるので、発明の汎用性を高めることができる。またこの態様によれば、加振装置を用いて計測したダンパーの共振周波数の物理的な意味と、ダンパーがクランクシャフトに取り付けられている状態におけるダンパーの共振周波数の物理的な意味との同一性をより高めることができ、共振周波数を用いたダンパーの制振性の評価の妥当性をより高くできる。
【００２１】
取り付け状態を同じにするには、クランクシャフトへのダンパーの取り付け方と、加振装置の加振ヘッドへのダンパーの取り付け方とを同じにすることが必要である。この場合、センターボルトの構造、材質、寸法を、ダンパーをクランクシャフトに取り付ける場合と、ダンパーを加振ヘッドに取り付ける場合とで同じにすることが好ましい。
【００２２】
加振装置を用いたダンパーの共振周波数の測定は、ダンパーの質量体と加振ヘッドの振幅比が最大で、同時にその動きの位相差が９０ｄｅｇとなる周波数として定義される。
【００２３】
本発明のダンパーにおいて、振動吸収部材は、エチレン・プロピレン系共重合ゴムを含んでいることが好ましい。特にエチレン・プロピレン系共重合ゴムとして、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴムが選択されることがより好ましい。
【００２４】
エチレン・プロピレン系共重合ゴムは、本発明のダンパーに要求される低温域での制振特性に優れ、またエンジンルーム内における高温環境下での耐熱性に優れている。特にエチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴムは、この優位性に加え、低温域での制振性がより優れているので好ましい。
【００２５】
また振動吸収部材は、よう素吸着量が７０ｇ／ｋｇ以上のカーボン種、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴムおよび可塑剤を含むことが好ましい。この態様によれば、低温における制振特性を追求しつつ、常用使用温度での減衰特性および加工性を良好に保つことができる。
【００２６】
エチレン・プロピレン系共重合ゴムにおけるエチレンとプロピレンとの配合比率は、プロピレン／（エチレン＋プロピレン）比率が３５〜５０重量％であることが好ましい。この配合範囲とすることで、低温域における制振特性を最も良好にすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、低温域におけるダンパーの共振周波数の上昇の割合を限定することで、低温域においてもダンパーの制振機能を保ち、さらにダンパーをクランクシャフトに装着するためのセンターボルトが緩まず、しかも低コストである技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
１．実施形態の構成
図１（Ａ）は、発明を利用したダンパーがクランクシャフトに取り付けられた状態の概要を示す断面図であり、図１（Ｂ）は、発明を利用したダンパーの概要を示す断面図である。
【００２９】
ダンパー１０１は、ハブ１０２、ハブ１０２の外周に取り付けられた振動吸収部材である円環形状のダンパーゴム１０３、ダンパーゴム１０３の外周に取り付けられた質量体であるダンパーマス１０４を備えている。ダンパー１０１は、ハブ１０２の中央に形成された孔にセンターボルト１０５を挿入し、センターボルト１０５をクランクシャフト１０６の軸端に螺合させることで、クランクシャフト１０６の軸端に装着されている。クランクシャフト１０６は、ピストン１０７の往復運動により回転し、駆動力を図示しないクラッチや変速機に伝える機能を有する。
【００３０】
ダンパーゴム１０３は、ゴム材料に限定されず、弾性を有し、振動を吸収する性質を有する振動吸収部材であれば、各種のものを利用することができる。一般に振動吸収部材に利用できる材料としては、たとえば天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン・プロピレン系共重合ゴム、アクリルゴム、エチレン・アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなどを利用することができる。
【００３１】
ただし、ダンパーは、高温時ばかりでなく低温時でも優れた防振効果が求められることから、ダンパーゴム１０３としては常用使用温度領域でのバネ定数の変化率に加え、低温域でもバネ定数変化が少ないことが好ましい。低温性に関しては、ポリマーの分子構造上、天然ゴム、スチレン含量の少ないスチレン・ブタジエンゴム、およびブタジエンゴムなどが優れている。ただし、これらの材料は耐熱性が低く、現在のダンパーの使用環境温度では熱老化による物性変化に伴い振動特性が大きく変化してしまうため、長期的な使用に耐えられないといった問題がある。一方、耐熱性の観点から見た場合、アクリルゴム、エチレン・アクリルゴム、フッ素ゴムなどが優れた耐熱性を有する。しかしながら、いずれも分子構造上、低温特性が悪く、その改良には限界がある。以上のことから、低温時振動特性と耐熱性を両立する材料としては、エチレン・プロピレン系共重合ゴムもしくはシリコンゴムが挙げられるが、シリコンゴムは強度、伸びなどの物性の向上に限界があり、振幅の大きい条件での使用は難しい。したがって、ダンパーゴム１０３としてはエチレン・プロピレン系共重合ゴムが好ましい。
【００３２】
エチレン・プロピレン系共重合ゴムは、分子構造がエチレンユニットとプロピレンユニットを主構造とし、特にエチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）はこれにさらにジエンユニットが導入された２元もしくは３元共重合体である。一般にエチレンユニットが増加すると、結晶性が増加し、低温性が悪化する。また逆にプロピレンユニットが増加した場合にも、プロピレンの低温性が悪いことから、エチレン・プロピレン系共重合ゴムの低温性は悪化する。したがって、低温性を最も良好にするには、エチレンとプロピレンの比率には最適値がある。この最適値は、プロピレン／（エチレン＋プロピレン）比率として、３５〜５０重量％とすることが好ましい。
【００３３】
また、このエチレン・プロピレン系共重合ゴムでは、一般的にポリマーの分子量を向上するほど、常用使用温度でのバネ定数の温度依存性に優れるものの、高分子量で高プロピレン含量のポリマーを単純に使用した場合、ポリマーの結晶化によるバネ定数の変曲点が低温側にシフトし、これに伴い減衰特性のピークも低温側にシフトすることから、常用使用温度領域での減衰特性が低下し、共振時の振動増幅が大きくなる。この為、ダンパーゴム１０３に大きな歪が入ることとなり、耐久性などに負の影響を及ぼすこととなる。また、ポリマーの分子量の増加に伴い加工性・成形性も悪化する。
【００３４】
そこで、これらゴム材料では、低温性を損なうことなく、常用使用温度での減衰特性と加工性を良好に保つ手段として、よう素吸着量が７０ｇ／ｋｇ以上のカーボン種とＥＰＤＭに相溶性の良い可塑剤を添加する。これにより、低温から常用使用温度領域での振動特性および耐熱性にすぐれたダンパーゴムを提供することが可能となる。
【００３５】
次にダンパーゴム１０３の種類を代えたダンパー１０１を3種類試作し、耐久試験を行なった評価結果を下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に記載されているのは、６０℃におけるダンパー１０１の共振周波数を１として規格化した値である。表1のデータを得る試験の条件を説明する。まず、ダンパー１０１として同じものを５０個製造した。そしてこの５０個の各ダンパー１０１をエンジンのクランクシャフトに同じ条件で装着し、−３０℃の温度下において、エンジンを始動から最大出力にまで急激に上昇させる耐久試験を行なった。この試験は、寒冷地における最も過酷な条件を想定した試験である。
【００３８】
ここでは、軸力ゲージ１０８により上記耐久試験の前後における軸力を測定し、軸力の低下を評価した。この軸力により、センターボルト１０５の締付け力が評価される。評価×は、上記の５０個のサンプルに対する試験において、軸力の低下が５％を越えた値が１つでも検出された場合の評価である。評価△は、同様な試験において、軸力の低下が測定限界〜５％の範囲にあるものが検出された場合の評価である。評価◎は、いずれのサンプルにおいても軸力の低下が観察されなかった場合の評価である。
【００３９】
安全性を考慮した場合、軸力は、初期値より１０％以上低下してはならない。この点を考慮して、上記の評価では、軸力の低下が５％を越えた場合は、許容できない軸力の低下が発生していると見なして×の評価を与えている。また、軸力の低下が測定限界〜５％である場合を判断の臨界的な範囲としている。
【００４０】
上記の実験結果から、ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合に、その共振周波数が−３０℃で１．６５以下であることが好ましいことが結論される。なお、安全に余裕を見た場合、ダンパーの６０℃における共振周波数を１とした場合に、−３０℃における共振周波数を１．６３以下とすることが好ましい。
【００４１】
図２は、ダンパーゴム１０３の温度（横軸）と、ダンパー１０１の共振周波数（縦軸）との関係を調べた結果である。縦軸の周波数は、センターボルト１０５の緩みが発生する限界の共振周波数を１として規格化してある。ここでは、サンプル２が−３０℃において示す共振周波数を限界周波数として採用している。
【００４２】
図２から理解されるように、ダンパーの共振周波数が限界周波数を越えると、その共振周波数を示す温度においてセンターボルトの緩みが発生する可能性が高くなる。したがって、ダンパー１０１の共振周波数は、使用が想定される低温域において、限界周波数を越えないようにすることが重要となる。
【００４３】
図２には、表１のサンプル１およびサンプル３のデータが示されている。図２から明らかなように、本発明の要件を満たさないサンプル１は、−２０℃より少し高い温度で限界共振周波数に達するが、本発明の要件を満たすサンプル３は、−３０℃においても限界周波数よりも低い共振周波数を示す。
【００４４】
図３は、図２のデータを計測するシステムを示す概念図である。図３には、ダンパー１０１が、加振装置１１３の加振ヘッド１１２にセンターボルト１０５によって固定装着された状態が示されている。ダンパーマス１０４と加振ヘッド１１２には、加速度センサ１１１が装着され、それぞれの部材に加わるＧを加速度計測装置１１４で計測できるようになっている。
【００４５】
計測は以下のようにして行なう。まず、加振ヘッド１１２にダンパー１０１をセンターボルト１０５によって固定する。ダンパー１０１の固定は、クランクシャフト１０６への固定と同じ状態になるように注意する。ここでは、センターボルト１０５は、クランクシャフト１０６に固定する場合と同じものを用い、また締付け条件も同じとする。この状態で加振装置１１３を動作させ、加振ヘッド１１２から捻り振動をダンパー１０１に対して加える。この時、加振振幅は±０．１ｄｅｇ、振動波形はサイン波形とする。また、ダンパーゴム１０３の温度を非接触式温度計で計測する。なお、加速度計測装置１１４を除く図３に示すシステムは、雰囲気温度を制御できる雰囲気下におき、ダンパーゴム１０３の温度を任意の温度にできるようにする。
【００４６】
そして、以下２つのパラメータと加振装置１１３から加える捻り振動の周波数との関係を求める。第1のパラメータは、加振ヘッド１１２に対するダンパーマス１０４の振幅比であり、加振ヘッド１１２の振幅（振幅Ｈ）とダンパーマス１０４の振幅（振幅Ｍ）との比（振幅Ｍ／振幅Ｈ）である。振幅は、加速度センサ１１１で計測されるＧの計測値を用いて求められる。第２のパラメータは、ダンパーマス１０４の動きと加振ヘッド１１２の動きとの位相差である。第２のパラメータは、加振ヘッド１１２に取り付けられた加速度センサ１１１の出力と、ダンパーマス１０４に取り付けられた加速度センサ１１１の出力の出力タイミングの時間差から求められる。
【００４７】
ダンパーゴム１０３の弾性により、加振ヘッド１１２の動きに従うダンパーマス１１１の動きは、加振ヘッド１１２の動きに比較して大きくなる。またこの動きは、加振装置１１３から加える振動の周波数に依存して変化する。ここで、捻り振動の周波数を横軸にとり、ダンパーマス１０４の振幅（振幅Ｍ）と加振ヘッド１１２の振幅（振幅Ｈ）との比（振幅Ｍ／振幅Ｈ）を縦軸にとると、図４のαで示されるデータが得られる。
【００４８】
また、ダンパーゴム１０３の弾性により、加振ヘッド１１２の動きからやや遅れてダンパーマス１０４が動く。ここで、捻り振動の周波数を横軸にとり、ダンパーマス１０４の動きと加振ヘッド１１２の動きとの位相差を縦軸にとると、図４のβで示されるデータが得られる。なお、図４には、得られるデータが示す傾向を分かり易く表すために、曲線αおよびβは概念的に示してある。
【００４９】
曲線αがピークを示す周波数は、βの位相差が９０ｄｅｇを示す場合に略一致する。この周波数をダンパー１０１の共振周波数と定義する。この共振周波数は、ダンパーゴム１０３の温度に依存して変化するので、ダンパーゴム１０３の温度を振って温度と共振周波数との関係を求める。こうして、図２に示す共振周波数の温度特性のデータを得る。この共振周波数では、加振ヘッド１１２の動きに９０ｄｅｇ遅れた位相差でダンパーマス１０４が動く。このことは、ダンパーマス１０４の運動エネルギーが最も効率よくダンパーゴム１０３に吸収されることを意味している。
【００５０】
図３では、ダンパー１０１の共振周波数を測定しているが、応力測定ゲージをハブ１０２に装着することで、ハブ１０２に加わる応力を測定することができる。この場合、ダンパー１０１の共振周波数とハブ１０２に加わる応力との関係が得られる。
【００５１】
このハブ１０２に加わる応力は、センターボルトを緩ませようとする力に比例する。このセンターボルトを緩ませようとする力をクランクシャウト先端発生応力あるいは単に発生応力という。加振ヘッドからの捻り振動を加えた際にハブに発生する応力が発生応力に比例する点については、実験的に確認されている。すなわち、クランクシャフトにセンターボルトでダンパーを固定した状態において、センターボルトを緩めようとする力を人為的に加え、その際にハブに発生する応力を測定すると、センターボルトを緩まそうとする力が、ハブに発生する応力に比例する現象が確認できている。
【００５２】
図５は、ダンパーの共振周波数と発生トルクとの関係を示す線図である。図５横軸の６０℃時ダンパー共振周波数比は、ダンパーの共振周波数の相対値を意味している。また、縦軸の限界トルク比は、ダンパーをクランクシャフトに固定するセンターボルトに加わる発生トルクの相対値を意味している。
【００５３】
図５の横軸は、ダンパーの共振周波数を６０℃におけるダンパーの共振周波数で規格化した数値であり、６０℃におけるダンパーの共振周波数をｆｒ、所定の温度におけるダンパーの共振周波数をｆとして、（ｆ／ｆｒ）で求められる数値である。図５の縦軸は、表１のデータを得た実験のサンプル２の−３０℃における発生トルクを１として規格化した数値である。ここで、発生トルクは、上述したダンパーの共振周波数とハブに発生する応力との関係、およびハブに発生する応力と発生トルクとの関係を用いて算出している。
【００５４】
図５に示されるように、ダンパーの共振周波数が上昇すると、発生トルクが限界の値に近くなり、横軸の値が１．６５を越えると、発生トルクは限界値を越え、センターボルトに緩みの可能性が発生する。このように、図５から、ダンパーの共振周波数に関し、６０℃における値を１とした場合に、−３０℃における値を１．６５以下に限定する物理的な意味が明らかになる。
【００５５】
図５は、以下の内容を示すものと理解できる。すなわち、ダンパーの共振周波数が相対的に高いということは、クランクシャフトの振動を制振する能力が相対的に低い訳であるから、その場合はセンターボルトを緩めようとするトルクが相対的に大きくなる。逆に、ダンパーの共振周波数が相対的に低いということは、クランクシャフトの振動を制振する能力が相対的に高い訳であるから、その場合はセンターボルトを緩めようとするトルクが相対的に小さくなる。このように、ダンパーの共振周波数によって、センターボルトを緩まそうとするトルク（発生トルク）を評価することができる。
【００５６】
なお、この評価が有効であるのは、ダンパーの共振周波数と、センターボルトを緩まそうとする発生トルクとの間に線形な比例関係が存在する条件下においてである。したがって、本発明におけるダンパーの共振周波数に関する限定が有効であるのは、ダンパーの共振周波数と、センターボルトを緩まそうとする発生トルクとの間に線形な比例関係が存在する条件下においてである。両パラメータの間に線形な比例関係が成り立たない場合は、ハブその他に非可逆的な変形や破壊、あるいはセンターボルトの緩みが生じている可能性があり、ダンパーの共振周波数を用いてセンターボルトを緩めようとするトルクを評価することは適当ではない。
【００５７】
図５に示す関係を利用すると、例えば、何らかの理由でセンターボルトに加わる発生トルクの上限が判明している場合に、その発生トルクに耐えるように共振周波数を調整することで、取り付け状態における信頼性を確保したダンパーを得ることができる。
【００５８】
共振周波数の調整は、ダンパーの構成材料の変更や構造の変更によって簡単に行なうことができ、コスト増を招かない。このことは、コストをかけずに低温域において低振動で、またダンパー緩みや脱落のない構造を得る上で極めて有用となる。
【００５９】
また、クランクシャフトに所定のダンパーをセンターボルトによって装着した状態において、センターボルトにどの程度の発生トルクが加わるか知りたい場合、上述した計測によりダンパーの共振周波数を計測することで、センターボルトに加わる発生トルクを評価することができる。
【００６０】
また、図２において、縦軸の共振周波数を発生トルクに変換すると、図６の線図が得られる。図６の線図は、表１のサンプル１および２におけるダンパーゴム１０３の温度と発生トルクとの関係を示すものである。なお、図６の縦軸は、センターボルトの緩みが生じる限界のトルク値（発生トルク限界値）を１として規格化してある。
【００６１】
図６に示されるように、ダンパーゴム１０３の温度が低下すると、センターボルト１０５に加わる発生トルクが増大する。これは、ゴム１０３の弾性の低下に従って、ダンパー１０１の制振性能が低下し、それに従いクランクシャフト１０６の振動が増大し、センターボルト１０５を緩めようとする力が大きくなるからである。
【００６２】
ダンパー１０１の共振周波数の調整は、ダンパーゴム１０３の材質や形状の変更、ダンパーマス１０４の質量や形状の変更、ダンパー１０１の形状の変更、およびこれら要素の組み合わせにより行うことができる。
【００６３】
ダンパー１０１の構造は、図１に示すものに限定されず、振動吸収部材となる弾性体とこの弾性体の振動時の負荷となる質量体を備え、弾性体に振動のエネルギーを消費させる構造であればよい。制振構造については多様なものが知られており、これらの構造を本発明のダンパーに利用することができる。
【００６４】
ダンパーの共振周波数からその制振特性を評価する方法は、例えば、以下のようにして利用することができる。例えば、ある車種の寒冷地仕様車の開発にあたり、ベースとなる車種における想定される低温域におけるエンジン音や振動のさらなる低減が求められる場合があるとする。この場合、図３および図４に示した方法によりダンパーの共振周波数の温度特性を求め、それに基づき低温域での共振周波数の上昇傾向を抑える調整を行なえばよい。例えば、ダンパーゴムの材質の変更やダンパー構造の変更を行ない、その結果が低温域での共振周波数の低下に反映されているかを確認する作業を繰り返し、所望の共振周波数特性（共振周波数の温度特性）への追い込みを行う。こうすることで、低温域でのエンジン音や振動の上昇の抑制を容易に行なうことができる。この方法を採用した場合、ダンパーの変更のみで対応できるので、車の組み立て工程の変更や新たな装置の搭載といった場合に発生するコストアップを抑えることができる。
【００６５】
ダンパーの共振周波数からその制振特性を評価する方法は、新型エンジンの開発に利用することもできる。例えば、開発したエンジンのダンパーにおいて、上述した方法を用いてその共振周波数特性を測定し、６０℃における共振周波数を１とした場合に、−３０℃における共振周波数の値を１．６５以下になるように、振動吸収部材の材質やダンパーの構造を調整すればよい。
【００６６】
以上説明した技術を利用すると、ダンパーの共振周波数の温度特性から、ダンパーのクランクシャフトへの装着状態における制振特性の温度依存性を評価することができ、低温域において必要な制振性を有し、しかも高い信頼性を有するダンパーを低コストで開発することができる。共振周波数の制御は、ダンパーゴムの材質の制御に限定されず多様な方法で行なうことが出来る。したがって、本発明を利用することで、低温域で必要な制振性を有するダンパーを得る場合に多様なアプローチが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、寒冷地で使用されるエンジンの振動を抑える技術として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ダンパーをエンジンのクランクシャフトに装着した状態、およびダンパーの一例を示す断面図である。
【図２】ダンパーゴムの温度とダンパーの共振周波数との関係を示す線図である。
【図３】図２のデータを計測するシステムの概要を示す概念図である。
【図４】共振周波数を求める方法を説明する概念図である。
【図５】ダンパーの共振周波数と発生トルクとの関係を示す線図である。
【図６】ダンパーゴムの温度と発生トルクとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０１…ダンパー、１０２…ハブ、１０３…ダンパーゴム、１０４…ダンパーマス、１０５…センターボルト、１０６…クランクシャフト、１０７…ピストン、１０８…軸力ゲージ、１１１…加速度センサ、１１２…加振ヘッド、１１３…加振装置、１１４…加速度計測装置。
【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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