(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に取り付けられ、このクランク軸と一体的に回転するダンパハブと、このダンパハブにラバー部材を介して連結された慣性リングとを有し、前記ダンパハブを含むクランク軸振動系に対して前記慣性リング及びラバー部材がダンパ振動系となるシングルマスラバーダンパ装置において、
前記ダンパ振動系の慣性モーメントをＩｄ、前記クランク軸振動系の等価慣性モーメントをＩｓとし、
前記ダンパ振動系の固有振動数をＦｄ、前記クランク軸振動系の固有振動数をＦｓとしたとき、前記各振動系の前記諸変数は、Ｉｄ／Ｉｓ＝１．０のときＦｄ／Ｆｓ＝０．６５となると共に、Ｉｄ／Ｉｓ＝０．５のときＦｄ／Ｆｓ＝０．８となるよう予め求められたＩｄ／ＩｓとＦｄ／Ｆｓとの特性曲線に基づき、前記クランク軸のＩ節振動ピーク及びII節振動ピークの振幅の大きさを略等しくし、且つ、ダンパのＩ節振動ピーク及びII節振動ピークの振幅の大きさを略等しくすべく設定されていることを特徴とするラバーダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のクランク軸に生じる振動を低減するためのラバーダンパ装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
この種のラバーダンパ装置としては例えば、特開平４−３０２７４１号公報に開示されたダンパ装置が知られている。この公知のダンパ装置は、回転軸の端部に取り付けられて、この回転軸に生じる曲げ振動を効果的に低減する。具体的には、ダンパにおける首振り曲げ振動モードの固有振動数と、回転軸系の曲げ振動モードの固有振動数との比を最適に設定することで両者の曲げ振動モードのマッチングを図り、これにより、回転軸に生じる曲げ振動レベルを広範囲の回転数域に亘って低減するものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公知のダンパ装置は、固有振動数比の設定だけで回転軸における曲げ振動モードとのマッチングを容易に達成しており、回転軸の振動レベルを最小に抑える点で優れている。
一方、回転軸の捩り振動を吸収するためのトーショナルラバーダンパ装置にあっては、軸系の振動レベルを低減するにあたり、その振動低減効果がより小さいダンパの振幅にて得られていることが望ましい。すなわち、慣性リングの捩り振幅を抑えることでラバー部材の歪みを小さくし、ラバー部材の耐久性を確保する必要がある。
【０００４】
この発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、小さい振幅で充分な制振性能を発揮することができるラバーダンパ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１のラバーダンパ装置は、Ｉｄ／Ｉｓ＝１．０のときＦｄ／Ｆｓ＝０．６５となると共に、Ｉｄ／Ｉｓ＝０．５のときＦｄ／Ｆｓ＝０．８となるよう予め求められたＩｄ／ＩｓとＦｄ／Ｆｓとの特性曲線に基づき、クランク軸のＩ節振動ピーク及びII節振動ピークの振幅の大きさを略等しくし、且つ、ダンパのＩ節振動ピーク及びII節振動ピークの振幅の大きさを略等しくすべく、各振動系の前記諸変数が設定されたシングルマスラバーダンパ装置である。
【０００６】
上述した請求項１のラバーダンパ装置によれば、慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓは、ダンパ振動系の小さい振幅でクランク軸の振幅を充分に低減することができる範囲内に設定されている。更に、この慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓの範囲内で、クランク軸の１次及び２次振動ピークが略同じ振幅レベルとなる範囲内に固有振動数比Ｆｄ／Ｆｓが設定される。従って、ラバー部材の歪みを小さく抑えると同時に、クランク軸の振動ピークを一様に低減することができる。
【０００７】
この場合、上述した慣性モーメント比及び固有振動数比の範囲をそれぞれ定義する境界値について、慣性モーメント比がＩｄ／Ｉｓ＝０．５（下限値）のときは、固有振動数比はＦｄ／Ｆｓ＝０．８（上限値）に設定されており、また、Ｉｄ／Ｉｓ＝１．０（上限値）のときは、Ｆｄ／Ｆｓ＝０．６５（下限値）に設定されていることが望ましい。そして、これら境界値の間では、慣性モーメント比と固有振動数比との関係を補間的に求めることでＩｄ／Ｉｓ及びＦｄ／Ｆｓの値をそれぞれ設定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ラバーダンパ１の断面図が示されている。公知のように、ラバーダンパ１は円板状のダンパハブ２と、このダンパハブ２の一方の面にラバー部材４を介して連結された慣性リング６を有している。なお、ダンパハブ２と慣性リング６とは、その製造過程においてラバー部材４により加硫接着されている。また、ダンパハブ２は、例えば鋼板のプレス加工から成形されており、慣性リング６は鋳造成形されている。
【０００９】
このようなラバーダンパ１は、ダンパハブ２に形成された複数のボルト孔８を通じて、図示しないクランク軸の端部、例えばクランクプーリに締結される。それ故、内燃機関の運転時、ダンパハブ２はクランク軸の回転に伴って一体的に回転する。
図２は、クランク軸にラバーダンパ１を取り付けた状態での２自由度振動モデルを表している。フライホイール１０を捩り振動系の固定基部とすると、この固定基部に接続されたクランク軸振動系に対し、慣性リング６及びラバー部材４はダンパ振動系として考えられる。
【００１０】
図２の振動モデルにおいて、ダンパ振動系の慣性モーメントＩｄは、慣性リング６が有する慣性モーメントと考えられる。一方、クランク軸振動系の慣性モーメントＩｓは、クランク軸、クランクプーリ及びダンパハブ２を含む慣性マスの等価慣性モーメントとして考えられる。
図３を参照すると、図２の振動モデルにおける慣性モーメント比、つまり、クランク軸系の等価慣性モーメントＩｓに対する慣性モーメントＩｄの比（Ｉｄ／Ｉｓ）と、ダンパ振動系及びクランク軸振動系それぞれの捩り振幅との関係が示されている。なお、クランク軸の回転数、トルク変動周期等の入力条件は一定としている。
【００１１】
この図３から、図中実線で示されるダンパ振動系の振幅レベルは、その慣性モーメント比が大きいほど低下する傾向にあることが理解される。これに対し、１点鎖線で示されるクランク軸振動系の振幅レベルは、慣性モーメント比に関わらず略一定しており、特に慣性モーメント比が０．５以上の領域では、クランク軸の振幅は所定値ａを維持している。一方、同じ領域でダンパ振動系の振幅は所定値ｂから低下する傾向を示すものの、その低下率は慣性モーメント比が１．０以上の領域では極端に小さくなる。
【００１２】
それ故、本発明の発明者は、ダンパ振動系の小さい振幅領域（この例では所定値ｂ以下）にてクランク軸の振幅を抑える（この例では所定値ａ以下）ためには、慣性モーメント比が０．５以上に設定されている必要があることに着目する一方、その上限値としては１．０が有効であることを確認している。すなわち、慣性モーメント比を次式、
０．５≦Ｉｄ／Ｉｓ≦１．０
が成立するべく設定することで、小さいダンパ振動系の振幅にて高い制振性が得られると共に、極端に重量の大きい慣性リングを使用する必要がないといえる。
【００１３】
次に図４を参照すると、ラバーダンパ１によるクランク軸の振動低減効果を表す好適な例が示されている。すなわち、図４中１点鎖線に示されるように、クランク軸にラバーダンパ１を装着しない場合、所定の周波数ｆ0にてクランク軸に発生する捩り振幅が最大となっており、周波数ｆ0の加振入力にクランク軸は共振する。しかしながら、ラバーダンパ１を装着することで、同図中実線で示されるようにクランク軸の振幅レベルは大幅に低減されることが理解される。このとき、ラバーダンパ１を設けることで振動ピーク（Ｉ節，II節）が２つ現れるが、ラバーダンパ１の特性としては、図示のように２つの振動ピーク（Ｉ節，II節）における振幅の大きさを略等しくするべく設定されていることが望ましい。
【００１４】
このような望ましい特性は、図２の振動モデルでみてダンパ振動系の固有振動数Ｆｄを適切に設定することで得ることができる。具体的には、クランク軸振動系の固有振動数Ｆｓに対するダンパ振動系の固有振動数Ｆｄの比（Ｆｄ／Ｆｓ）を設定する。なお、ダンパ振動系の固有振動数Ｆｄは、慣性リング６の慣性モーメントＩｄ及びラバー部材４のばね定数ｋｓから規定され、また、クランク軸振動系の固有振動数Ｆｓは、等価慣性モーメントＩｓ及びクランク軸のばね定数ｋｓから規定されるものとする。
【００１５】
図５を参照すると、慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓと、固有振動数比Ｆｄ／Ｆｓとの関係を表す曲線の一例が示されている。
この曲線は、ラバーダンパ１の制振特性として、図４に示されるように２つの振動ピーク（Ｉ節，II節）における振幅を略等しくすることができる特性を得るための慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓと固有振動数比Ｆｄ／Ｆｓとの関係を表している。具体的には、横軸でみて慣性モーメント比がＩｄ／Ｉｓ＝０．５に設定されている場合、固有振動数比をＦｄ／Ｆｓ＝０．８に設定すれば、ラバーダンパ１の制振特性として上述した特性が得られる。同様に、慣性モーメント比がＩｄ／Ｉｓ＝１．０に設定されていれば、固有振動数比をＦｄ／Ｆｓ＝０．６５に設定すればよい。
【００１６】
また、慣性モーメント比がＩｄ／Ｉｓ＝０．５〜１．０の間では、その設定値に応じて図５に示される関係から、固有振動数比をＦｄ／Ｆｓ＝０．６５〜０．８の間にて補完的に求めればよい。従って、上述した慣性モーメント比の設定範囲内にて、ダンパ振動系のクランク軸振動系に対する固有振動数比Ｆｄ／Ｆｓが次式、
０．６５≦Ｆｄ／Ｆｓ≦０．８
が成立するべく設定することで、更に振動ピーク時の振幅レベルを略同様に抑えることができる。
【００１７】
上述した実施例のラバーダンパ装置は、内燃機関の運転時、クランク軸に生じる捩り振動の振幅を所定値ａ以下（図３参照）に抑えるにあたり、ダンパ振動系の振幅、つまり、慣性リング６の捩り振幅を所定値ｂ以下に抑えられており、このため、ラバー部材４に生じる歪みを小さくすることができる。この点、図３でみて慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓが０．５より小さい領域では、ダンパ振動系の振幅は所定値ｂから極端に大きくなっており、この場合、ラバー部材４の歪みが過大となる虞があることを示している。
【００１８】
一方、この実施例のラバーダンパ装置のように、慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓと固有振動数比Ｆｄ／Ｆｓとの関係が図５に示す曲線の特性を有するべく設定されていれば、図４に示されるようにクランク軸の振動ピーク（Ｉ節，II節）における振幅の大きさを略等しくすることができるので、何れか一方の振動ピークにおいてクランク軸の振幅が極端に大きくなることを防止でき、広範囲の回転数域に亘って良好な制振性能が得られる。
【００２０】
なお、本発明の発明者は、ラバーダンパ１に使用するラバー部材４の材料的性質としては、その損失係数（損失正切、ロスファクタ）を０．１５〜０．３の範囲内に設定することで、図４に示される減衰効果をより好適に得ることができることを確認している。すなわち、損失係数が０．１５以上の領域では、クランク軸の振動レベルを充分に減衰する特性が得られ、更に、損失係数の上限値を０．３とすることで、ラバー部材４の発熱量が過大となるのを防止できる。
【００２１】
この実施例ではダンパハブ２を鋼板プレス加工により成形しているが、ダンパハブ２を例えばアルミ合金鋳物とすることで、慣性リング６の慣性モーメントを相対的に大きくすることが容易となる。すなわち、クランク軸振動系に含まれるダンパハブ２の慣性モーメントを小さくすることで、クランク軸振動系の等価慣性モーメントＩｓを相対的に小さくし、その分だけ慣性モーメント比Ｉｄ／Ｉｓを大きく設定して制振性を向上できる。更に、ダンパハブ２を鋳造する際、慣性リング６が連結されない方の面に冷却用のフィンを形成することで、その分の放熱性向上によりラバー部材４の温度上昇を抑えることも容易にできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のラバーダンパ装置によれば、クランク軸の捩り振動に対する高い制振性能を得ることができ、また、ラバー部材の耐久性が確保されるため信頼性が高く、長期間の使用に耐え得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例のラバーダンパの断面図である。
【図２】２自由度振動系を表したモデル図である。
【図３】慣性モーメント比と捩り振幅との関係を表す曲線のグラフである。
【図４】ラバーダンパによる制振効果を説明するためのグラフである。
【図５】慣性モーメント比と固有振動数比との関係を表す曲線のグラフである。
【符号の説明】
１  ラバーダンパ
２  ダンパハブ
４  ラバー部材
６  慣性リング
【図１】
0004041573.tif 000002
【図２】
0004041573.tif 000003
【図３】
0004041573.tif 000004
【図４】
0004041573.tif 000005
【図５】
0004041573.tif 000006