(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固着されて同回転軸と一体に回転し外周部分に環状溝を備えたケーシングと、同ケーシングの環状溝の開口端に装着され同環状溝と協働して環状の閉空間を形成する環状カバーと、上記環状閉空間内にその内壁面との間に小間隙を存し挿入された環状の慣性体と、上記環状閉空間と慣性体との隙間に封入された液体と、上記ケーシングの外周面に夫々半径方向に延在して形成され内外両端部が開口した複数個の溝及び上記溝により円周方向に離隔して形成された複数個の冷却フィンと、同各冷却フィンの上記回転軸を中心とする同一円周上で上記溝内に膨出して形成されるとともに、上記ケーシングの静的バランスを調整するための加工穴を穿設可能に形成されたボス部とを備え、
上記冷却フィンは、上記溝の底面からの高さをＨとし、かつ同冷却フィンの半径方向中央位置における溝の幅をＷとしたとき、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設定されていることを特徴とするダンパ装置。
【請求項２】
上記液体は、粘度が３０万ｃｓｔ±１０％（ａｔ２５℃）のシリコンオイルであることを特徴とする請求項１記載のダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンのクランク軸等、捩り振動を生起する回軸に装着されて捩り振動を低減するダンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンのクランク軸に装着されて捩り振動を低減するダンパ装置として、回転軸に固着されて同回転軸と一体に回転すると共に外周部に環状溝を備えたケーシングと、同ケーシングの環状溝の開口端に装着され同環状溝と協働して環状の閉空間を形成する環状カバーと、上記環状閉空間内にその内壁面との間に小間隙を存し挿入された環状の慣性リングとを備え、上記環状閉空間と慣性リングとの間に高粘度液体、通常はシリコンオイルを封入した所謂ビスカスダンパにおいて、上記ケーシングの外側面に半径方向に延在した多数の冷却フィンを設けて、封入されたシリコンオイルの高温による早期劣化を防止することを意図したダンパ装置が、例えば、特開平６−２６４９７３号公報に開示されている。（以下、場合により上記公報所載の装置を、既提案のダンパ装置という）
【０００３】
上記既提案のダンパ装置の構造の概略を、図１１の断面図及び図１２の部分的正面図について説明すると、総括的に符号１０で示したダンパ装置は、断面形状がコ字状をなす環状のケーシング１２を備え、同ケーシングの半径方向内方の周壁には、同ケーシング１２をエンジンのクランク軸に同軸的に固着する取付ボルトを挿通させる複数のボルト孔１４を備えたフランジ部１６が一体的に形成されている。ケーシング１２の環状開口端には、環状のカバー１８が、かしめ、溶接等の固着手段によって液密に固着される。ケーシング１２と上記環状カバー１８とによって、断面形状が略長方形をなす環状の閉空間２０が限界され、同環状閉空間２０内に、ケーシング１２及び環状カバー１８の内壁面に対し小間隙を存して、鋳鉄等鉄系材料で作られた環状の慣性体２２が自在に相対回転し得るように挿入されている。
【０００４】
上記慣性体２２は、適宜の樹脂材料で作られたベアリング部材２４を介して環状の閉空間２０内に支持されており、ケーシング１２及び環状カバー１８の内壁面と、慣性体２２の外周面との間の小間隙内には、高粘度液体、通常はシリコンオイルが封入され充填されている。上記ケーシング１２の外側面に、図１２に良く示されているように、半径方向に延在する複数の冷却フィン２６が設けられ、同冷却フィンの半径方向の外側端又は内側端（図では前者が示されている）は環状の仕切壁２８に連結され、また冷却フィン２６相互間には、冷却空気が半径方向外方に流れる溝３０が設けられている。さらに、上記仕切壁には、回転体としてのケーシング１２の静的バランスをとるためのバランス孔３２が、必要に応じて、円周上の適宜位置に適数個穿設されている。
【０００５】
上記既提案のダンパ装置では、冷却フィン２６の外側端（又は内側端）が環状の仕切壁２８によって仕切られ堰として作用するため、ケーシング１２の回転時に、遠心力によって溝３０内を半径方向に流れる冷却風の流量が少ないこと、及び冷却フィン２６の個数が少なく中心角にして２２．５度の間隔を存して配置されていて全周で１６個に過ぎず、またその高さＨに対して冷却フィン２６の半径方向中央部分における溝３０の円周方向の幅Ｗが極めて大きく、比Ｗ／Ｈが略４．５であって非常に大きく、冷却フィン２６及び溝３０の合計熱交換表面積が小さいこと等の理由から、ケーシング１２の放熱能力が小さく、封入されたシリコンオイルの特性が比較的早期に劣化して、ダンパ装置１０の耐久性及び信頼性が不十分である。また、冷却フィン２６の外側端又は内側端が環状の仕切壁２８によって連結されているため、不平衡重量を除去するためにバランス孔３２をドリル切削により低コストで実施し得る利点はあるが、バランス孔３２を設けた部分以外の仕切壁２８が無駄な重量となるので、ダンパ装置１０全体としての重量が増大し、かつ上記無駄重量の増大のため制振機能が劣る不具合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記既提案のダンパ装置の上述した種々の問題点を改善して、放熱性能が優れ、従って封入されたシリコンオイル等高粘度液体の早期劣化を効果的に防止して耐久性及び信頼性を向上することができ、しかも軽量で高速回転体として必要なバランス取り作業を低コストで容易に行なうことができ、さらに無駄な重量が少なくて制振機能が優れたビスカスダンパ装置を提供することを、主たる目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１は、回転軸に固着されて同回転軸と一体に回転し外周部分に環状溝を備えたケーシングと、同ケーシングの環状溝の開口端に装着され同環状溝と協働して環状の閉空間を形成する環状カバーと、上記環状閉空間内にその内壁面との間に小間隙を存し挿入された環状の慣性体と、上記環状閉空間と慣性体との隙間に封入された液体と、上記ケーシングの外周面に夫々半径方向に延在して形成され内外両端部が開口した複数個の溝及び上記溝により円周方向に離隔して形成された複数個の冷却フィンと、同各冷却フィンの上記回転軸を中心とする同一円周上で上記溝内に膨出して形成されるとともに、上記ケーシングの静的バランスを調整するための加工穴を穿設可能に形成されたボス部とを備え、上記冷却フィンは、上記溝の底面からの高さをＨとし、かつ同冷却フィンの半径方向中央位置における溝の幅をＷとしたとき、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設定されていることを特徴とするダンパ装置にある。
【０００８】
請求項２は、請求項１の上記液体は、粘度が３０万ｃｓｔ±１０％（ａｔ２５℃）のシリコンオイルであることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態を図１ないし図１０について具体的に説明する。（なお、図１１及び図１２に示した既提案のダンパ装置と実質的に同一又は対応する部材及び部分には、同一の符号を用いる。）
先ず、図１の断面図及び図２の部分的正面図に示された第１の実施形態においては、環状カバー１８と協働して慣性体２２を収容すべき環状の閉空間２０を形成するケーシング１２の外側面に、半径方向に延在する多数の冷却フィン２６が設けられ、冷却フィン２６相互間には半径方向の内端部及び外端部が夫々開口した溝３０が設けられている。上記冷却フィン２６は、内側半径Ｒ１から外側半径Ｒ２にわたって延び、その半径方向中央位置、即ち半径Ｒ３の円周上における溝３０の溝幅Ｗ及び冷却フィン２６の高さＨは、ケーシング１２が回転している稼働状態において、上記溝３０内をなるべく多量の冷却流体即ち雰囲気内の空気が流れ、かつ主として冷却フィン２６及び溝３０の表面からなる放熱面積が十分に大きく確保されると共に、好ましくは、アルミニウム合金鋳造品として製造される（勿論、鋳鉄等で作られることもある）ケーシング１２の製造技術上の観点（鋳巣等鋳造欠陥を有しない健全な鋳造品を合理的コストの範囲内で製造する等）を勘案して、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０の範囲に設定される。
【００１０】
上記比Ｗ／Ｈが２．０を越える領域では、放熱面積が不足して十分な冷却効果が得られず、Ｗ／Ｈが１．０未満の領域では、冷却フィン２６の配置ピッチがフィン高さＨに対し小さ過ぎて十分な冷却空気の流量が得られず、また健全な鋳造品を得ることが難しいので、上記範囲が有利である。一例として図示の実施形態では、冷却フィン２６は、中心角にして１０度の等間隔を存し全周で３６個設けられているが、通常のトラック用ディーゼルエンジンのクランク軸に装着されるダンパ装置１０の場合、冷却フィン２６は、２８〜４８個（中心角にして約１２．９度〜７．５度）の範囲とすることが、製造技術上及び放熱性能の観点から適当である。また、各冷却フィン２６の半径方向外周近傍には、溝３０内に膨出して溝幅を部分的に狭くする略円形をなすボス部３４が回転軸線Ｏ−Ｏを中心とした同一円周上に夫々配設され、同ボス部には、ケーシング１２に不平衡重量が存在する場合、静的バランスをとるためのドリル穴３２が必要に応じ穿設される。
【００１１】
図３は、本発明の第２の実施形態を示すダンパ装置１０のケーシング１２を示す図２同様の部分的正面図である。この実施形態では、冷却フィン２６に設けられ溝３０内に膨出するボス部３４が、半径方向に長円状をなす形状に形成されている点を除き、その他の構成は上記第１実施形態と実質的に同一である。また、図４は本発明の第３の実施形態を示すケーシング１２の部分的正面図である。この実施形態では、冷却フィン２６に設けられる略円形をなすボス部３４が、各冷却フィン２６の半径方向長さの中央部即ち半径Ｒ３よりやや内方に配置されている点が第１実施形態と異るが、その他の構成は実質的に第１実施形態と同様である。なお、第２及び第３実施形態の双方とも、ボス部３４は、回転軸線Ｏ−Ｏを中心とする同一円周上に配置され、これらボス部３４自体が不平衡重量を形成しないように設けられている。
【００１２】
上記第１、第２及び第３実施形態に共通に、ケーシング１２の外側面に半径方向に延在した多数の冷却フィン２６が設けられ、各冷却フィン２６間に形成された溝３０が、夫々の半径方向内端部及び外端部が開放されて半径方向に連続した通路を形成しているので、前記既提案のダンパ装置のように、冷却フィンの半径方向外端部分又は内端部分を連結する仕切壁を設けたものに較べ、ケーシング１２の回転に伴ない遠心力によって溝３０内を半径方向外方に流れる空気流量が増大することと、各冷却フィン２６に溝３０内に膨出したボス部３４が設けられ、同ボス部３４の部分で溝３０の通路形状が変化するために熱伝達上好ましい旺盛な渦流が発生することと、上述したように冷却フィン２６の高さＨと、同冷却フィンの半径方向中央部における溝３０の幅Ｗとを、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０の範囲に設定することとによって、優れた放熱性能を得ることができる。
【００１３】
図５は、ケーシング１２の外側面に冷却フィン２６を設けない場合のダンパ装置１０の熱伝達率をα０とし、冷却フィン２６を設けた場合の熱伝達率をαとして、α／α０を縦軸にとり、横軸に冷却フィン２６の半径方向中央部における溝３０の幅Ｗとフィンの高さＨとの比Ｗ／Ｈをとって、両者の関係を示した線図である。図中に実線で示した曲線Ｘ１が上記第１実施形態のダンパ装置を示し、α／α０＝１．４５〜１．６５であるのに対し、図中点線で示した曲線Ｘ２は、既提案のダンパ装置において図１１に示したように冷却フィン２６の外周部分に仕切壁２８を設けた場合を示し、α／α０＝１．１５〜１．３であり、第１実施形態のダンパ装置が、既提案のダンパ装置より熱伝達率が大幅に向上していることが明らかである。また、曲線Ｘ１、Ｘ２の何れにおいても、Ｗ／Ｈが１．０〜２．０の領域で熱伝達率が優れていることが明らかである。なお、上記第２及び第３実施形態に係るダンパ装置１０のα／α０は、上記第１実施形態と略同等であり、既提案のダンパ装置において、冷却フィン２６の内方端を環状の仕切壁で接続した場合は、α／α０が曲線Ｘ１とＸ２の中間の位置することが認められた。
【００１４】
次に、図６は、上記第１ないし第３実施形態において、冷却フィン２６の個数とダンパ装置の温度上昇量ΔＴとの関係を、前記トラック用ディーゼルエンジンのクランク軸に装着されるダンパ装置について調べた結果を示すものである。図中の曲線Ｙで示すように、冷却フィン２６の個数が少なく放熱面積が小さいときに温度上昇量が大きく、フィン数が２８〜４８個の範囲で十分に低い温度上昇量となり、４８個以上では温度上昇量が略サチュレート  してフィン数増加の放熱効果が略一定となるので、ケーシング１２の鋳造用型の複雑化、鋳造品質の低下等も考慮すると冷却フィン数は２８〜４８個の範囲が有利であることが確認された。
【００１５】
この種のダンパ装置１０では、その閉空間２０内に慣性体２２が収容されると共にシリコンオイルが封入され、捩り振動が発生したとき、慣性体２２がシリコンオイルの剪断変形を伴ないながらケーシング１２及び環状カバー１８に対し相対回転することにより、捩り振動が低減される。このときシリコンオイルに吸収された振動エネルギーが熱に変換され、その熱は、主としてケーシング１２及び冷却フィン２６、環状カバー１８等の表面から外気に放散されるので、シリコンオイルの粘度特性、長期間稼働時の粘度変化特性が重要である。そこで、上記第１ないし第３実施形態に示したダンパ装置１０では、好ましくは、粘度が３０万ｃｓｔ±１０％（ａｔ２５℃）であって、制振機能上重要な動的剪断弾性係数Ｇ′＝０．１６〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ２（ダンパ装置のばね定数Ｋｄに関係する）、動的粘性係数μ′＝（１．５〜１．９）×１０−４ｋｇｆ．ｓ／ｃｍ２（ダンパ装置の減衰係数Ｃｄに関係する）のシリコンオイルが使用されることが好ましい。
【００１６】
図７は、ダンパ装置、例えば図１及び図２に示したダンパ装置１０に封入されるシリコンオイルの粘度と、ダンパ温度上昇量ΔＴ（ケーシング１２及び環状カバー１８の平均温度上昇量）との関係を示したものである。図示のように、粘度が１０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルの温度上昇量が最も大きく、３０ｃｓｔ（ａｔ２５℃）付近の温度上昇量が最も小さく、６０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルでは温度上昇量が再び上昇傾向を示す。従って、上記ダンパ装置１０に封入されるシリコンオイルとしては、３０万ｃｓｔ±１０％（ａｔ２５℃）の粘度のものが最適である。
また、ダンパ装置１０に封入されるシリコンオイルの捩り振動低減機能に大きな影響を及ぼす動的剪断弾性係数Ｇ′及び動的粘性係数μ′とシリコンオイルの温度との関係を調べた結果が、図８及び図９に示されている。図中点線の曲線Ｓ１は１０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイル、実線の曲線Ｓ２は３０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイル、一点鎖線の曲線Ｓ３は６０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルを夫々示す。
上記各図に示されているように、ダンパ装置１０の稼働時におけるシリコンオイル温度４０〜１６０℃の全領域において、３０万ｃｓｔ（ａｔ２５℃）のシリコンオイルが最も安定した特性を示し、動的剪断弾性係数Ｇ′＝０．１６〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ２、動的粘性係数μ′＝１．５〜１．９×１０−４ｋｇｆ．ｓ／ｃｍ２が有利な数値範囲であることが認められる。
さらに、図１０は縦軸にシリコンオイルの粘度比（新品のシリコンオイル粘度を１００％とする）をとり、横軸にシリコンオイル温度（即ち、雰囲気温度＋温度上昇量）をとって、耐久後のシリコンオイル粘度低下に対する温度の影響を調べたものである。同図中の点線は、耐久前後の捩り振動の変化を抑えるために必要なシリコンオイルの粘度低下の許容レベルであり、曲線Ｚ上の点Ｚ１が上記第１実施形態に係るダンパ装置１０を示し、点Ｚ２は冷却フィンを具備しないダンパ装置を示す。図示のように、第１実施形態に係るダンパ装置１０では、稼働時シリコンオイルの最高温度付近でもなお許容レベル以上の粘度が維持されるので、捩り振動低減効果の変化が少なく安定性が高い利点がある。なお、第２及び第３実施形態に係るダンパ装置１０でも、実質的に同等の結果が得られた。
【００１７】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係るダンパ装置は、回転軸に固着されて同回転軸と一体に回転し外周部分に環状溝を備えたケーシングと、同ケーシングの環状溝の開口端に装着され同環状溝と協働して環状の閉空間を形成する環状カバーと、上記環状空間内にその内壁面との間に小間隙を存し挿入された環状の慣性体と、上記環状閉空間と慣性体との隙間に封入された高粘度液体と、上記ケーシングの外側面に夫々半径方向に延在して形成され内外両端部が開口した複数個の溝及び上記溝により円周方向に離隔して形成された複数個の冷却フィンとを備え、上記各冷却フィンに上記溝内に膨出したボス部が夫々形成されたことを特徴とし、制振作動時に封入されたシリコンオイル等高粘度液体の発熱を外気に放散する放熱性能が優れ、シリコンオイル等の早期劣化を効果的に防止してダンパ装置の耐久性及び信頼性を向上することができ、しかも軽量でケーシングのバランス取りを容易かつ低コストで行なうことができ、さらに無駄重量が少なく制振機能が優れたダンパ装置を提供し得る利点がある。
また、本発明において、上記冷却フィンのボス部が、上記回転軸軸線を中心とした同一円周上に配設されると共に、同冷却フィンの上記溝の底面からの高さをＨとし、かつ同冷却フィンの半径方向中央位置における溝の幅をＷとしたとき、Ｗ／Ｈ＝１．０〜２．０に設定することによって、上記ケーシングの放熱性能を一層向上し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩ方向から視た部分的正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す図２同様の部分的正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す図３同様の部分的正面図である。
【図５】本発明における冷却フィン間の溝の幅とフィン高さとの比が熱伝達率に及ぼす影響を既提案のダンパ装置と対比して示した線図である。
【図６】本発明における冷却フィン数とダンパ温度上昇量との関係を示した線図である。
【図７】本発明におけるダンパ温度上昇量と封入されるシリコンオイルの粘度との関係を示した線図である。
【図８】シリコンオイルの動的剪断弾性係数とシリコンオイル温度との関係を示した線図である。
【図９】シリコンオイルの動的粘牲係数とシリコンオイル温度との関係を示した線図である。
【図１０】シリコンオイル粘度比とシリコンオイル温度の関係を示した線図である。
【図１１】既提案のダンパ装置を示す断面図である。
【図１２】図１１の矢印ＸＩＩ方向から視た部分的正面図である。
【符号の説明】
１０…ダンパ装置、１２…ケーシング、１４…ボルト孔、１６…フランジ部、１８…環状カバー、２０…環状の閉空間、２２…慣性体、２６…冷却フィン、３０…溝、３２…バランス孔、３４…ボス部
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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