JP2019015316A - 内燃機関の振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランクシャフトの捩り振動を低減することができる内燃機関の振動低減装置を提供する。【解決手段】 内燃機関１の振動低減装置５０であって、複数のシリンダ６に対応したクランクシャフト１０と、クランクシャフトの一端２５に設けられたクランクプーリ３３と、クランクシャフトの他端２６に設けられたフライホイール４０と、クランクシャフトの捩り振動を抑制すべく、クランクシャフトの捩り振動の１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹の少なくとも１つに対応する位置に設けられた少なくとも１つの遠心振り子ダンパ５１とを有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の振動低減装置に関する。

クランクシャフトの捩り振動を低減するために、クランクシャフトのクランクアームに遠心振り子ダンパを備えた内燃機関が公知である（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１５３１８５号公報

しかしながら、特許文献１に係る内燃機関は、遠心振り子ダンパが設けられる位置を特定していない。捩り振動における固有振動の振幅は、クランクシャフトにおける位置に応じて変化する。そのため、遠心振り子ダンパを設ける位置を適切に設定することによって、振動の低減効果が向上する可能性がある。

本発明は、以上の背景を鑑み、クランクシャフトの捩り振動を低減することができる内燃機関の振動低減装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、内燃機関（１）の振動低減装置（５０）であって、複数のシリンダ（６）に対応したクランクシャフト（１０）と、前記クランクシャフトの一端（２５）に設けられたクランクプーリ（３３）と、前記クランクシャフトの他端（２６）に設けられたフライホイール（４０）と、前記クランクシャフトの捩り振動を抑制すべく、前記クランクシャフトの捩り振動の１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹の少なくとも１つに対応する位置に設けられた少なくとも１つの遠心振り子ダンパ（５１）とを有することを特徴とする。

この態様によれば、クランクシャフトの共振が抑制され、クランクシャフトの捩り振動が抑制される。１節モード、２節モード、３節モードの固有振動は内燃機関の常用回転域において発生する。そのため、これらの各モードの腹の少なくとも１つに対応した位置に遠心振り子ダンパを設け、固有振動を抑制することでクランクシャフトの捩れ振動における共振を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの前記他端から全長に対して１／３〜１／２の位置に隣接した２つの前記シリンダ（１２Ｂ、１２Ｃ）の少なくとも一方に対応して設けられているとよい。

この態様によれば、遠心振り子ダンパが１節モードの腹、２節モードの腹及び３節モードの腹のいずれにも対応する位置に設けられるため、２節モード及び３節モードの固有振動を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの前記一端に設けられているとよい。

この態様によれば、遠心振り子ダンパが１節モードの腹に対応する位置で固有振動を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の２次より高次の振動を低減するべく調整されているとよい。

この態様によれば、常用回転域における内燃機関の振動を低減することができる。２次より高次の捩り振動は、内燃機関の常用回転域においてクランクシャフトの固有振動数と一致するため、これらの振動を低減することによって共振を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の４次、６次、及び８次の振動の少なくとも１つを低減するべく調整されているとよい。

この態様によれば、内燃機関の常用回転域において共振を発生させ得る４次、６次、及び８次の振動の少なくとも１つを低減することによって、常用回転域における内燃機関の振動を低減することができる。

また、上記の態様において、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの長手方向における同一の位置に２つ以上設けられているとよい。

この態様によれば、各モードの振動の腹に対応した位置に遠心振り子ダンパを集中させることができ、捩り振動を効率良く低減することができる。

また、上記の態様において、前記クランクシャフトの長手方向における同一の位置に設けられた複数の前記遠心振り子ダンパは、異なる次数の捩り振動を低減するべく調整されているとよい。

この態様によれば、各モードの振動の腹に対応した位置に、各次数に対応した遠心振り子ダンパを集中させることができ、捩り振動を効率良く低減することができる。

また、上記の態様において、前記クランクプーリは、前記クランクシャフトに結合されたプーリ内周部（３４）と、前記プーリ内周部の外周に弾性部材（３６）を介して設けられ、ベルト（３８）が巻き掛けられるプーリ外周部（３５）とを有し、前記遠心振り子ダンパは、前記プーリ内周部に設けられているとよい。

この態様によれば、遠心振り子ダンパをクランクシャフトの回転軸から径方向に離れた位置に配置することができる。

また、上記の態様において、前記シリンダは、前記クランクシャフトの前記一端から前記他端にかけて、第１シリンダ（１２Ａ）、第２シリンダ（１２Ｂ）、第３シリンダ（１２Ｃ）、第４シリンダ（１２Ｄ）を有し、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の４次振動を低減するべく調整された少なくとも１つの４次ダンパ（５１Ｂ）と、前記クランクシャフトの捩り振動の６次振動を低減するべく調整された少なくとも１つの６次ダンパ（５１Ｃ）とを有し、前記４次ダンパの１つは、前記プーリ内周部に設けられ、前記６次ダンパの１つは、前記クランクシャフトの前記第２シリンダ又は前記第３シリンダに対応した部分に設けられているとよい。

この態様によれば、内燃機関の常用回転域においてクランクシャフトの共振を抑制することができる。４次振動は、内燃機関の常用回転域において１節モードの固有振動と共振する可能性があるため、１節モードの腹に対応したプーリ内周部に４次ダンパを設けることによって、４次振動による共振を抑制することができる。６次振動は、内燃機関の常用回転域において２節モードの固有振動と共振する可能性があるため、２節モードの腹に対応した第２シリンダ又は第３シリンダに対応した位置に６次ダンパを設けることによって、６次振動による共振を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記６次ダンパの他の１つは、更に前記プーリ内周部に設けられているとよい。

この態様によれば、内燃機関の常用回転域においてクランクシャフトの共振を抑制することができる。６次振動は、内燃機関の常用回転域において１節モードの固有振動と共振する可能性があるため、１節モードの腹に対応したプーリ内周部に６次ダンパを設けることによって、６次振動による共振を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の８次振動を低減するべく調整された少なくとも１つの８次ダンパ（５１Ｄ）を有し、前記８次ダンパの１つは、前記クランクシャフトの前記第２シリンダ又は前記第３シリンダに対応した部分に設けられているとよい。

この態様によれば、内燃機関の常用回転域においてクランクシャフトの共振を抑制することができる。８次振動は、内燃機関の常用回転域において２節モードの固有振動と共振する可能性があるため、２節モードの腹に対応した第２シリンダ又は第３シリンダに対応した位置に８次ダンパを設けることによって、６次振動による共振を抑制することができる。

また、上記の態様において、前記シリンダは、前記クランクシャフトの前記一端から前記他端にかけて、第１シリンダ（１２Ａ）、第２シリンダ（１２Ｂ）、第３シリンダ（１２Ｃ）、第４シリンダ（１２Ｄ）を有し、前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の４次振動を低減するべく調整された２つの４次ダンパ（５１Ｂ）と、前記クランクシャフトの捩り振動の６次振動を低減するべく調整された２つの６次ダンパ（５１Ｃ）と、前記クランクシャフトの捩り振動の８次振動を低減するべく調整された２つの８次ダンパ（５１Ｄ）とを有し、前記４次ダンパの一方、前記６次ダンパの一方、及び前記８次ダンパの一方は、前記プーリ内周部に設けられ、前記４次ダンパの他方、前記６次ダンパの他方、及び前記８次ダンパの他方は、前記クランクシャフトの前記第２シリンダ又は前記第３シリンダに対応した部分に設けられているとよい。

この態様によれば、内燃機関の常用回転域においてクランクシャフトの共振を抑制することができる。

以上の構成によれば、クランクシャフトの捩り振動を低減することができる内燃機関の振動低減装置を提供することができる。

実施形態に係る内燃機関の断面図 実施形態に係る遠心振り子ダンパの側面図 クランクシャフトの模式図 （Ａ）比較例１に係るクランクシャフトの模式図、（Ｂ）クランクシャフトの１節モードの固有振動を示すグラフ、（Ｃ）クランクシャフトの２節モードの固有振動を示すグラフ、（Ｄ）クランクシャフトの３節モードの固有振動を示すグラフ （Ａ）クランクシャフトに生じる捩り振動とクランクシャフトの固有振動との関係を示すグラフ（比較例１）、（Ｂ）クランクシャフトに生じる捩り振動を示すグラフ（比較例１） （Ａ）クランクシャフトに生じる捩り振動を示すグラフ（比較例２）、（Ｂ）クランクシャフトに生じる捩り振動を示すグラフ（実施例１） 変形実施形態に係るクランクシャフトの模式図 変形実施形態に係るクランクシャフトの模式図 変形実施形態に係るクランクシャフトの模式図 変形実施形態に係るクランクシャフトの模式図 変形実施形態に係るクランクシャフトの模式図（３気筒）

以下、図面を参照して、本発明を適用した自動車用の内燃機関の実施形態について説明する。

図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下部に設けられたオイルパン４とを有する。シリンダブロック２は、複数のシリンダ６が互いに直列に形成されたアッパブロック７と、アッパブロック７の下部に結合されたロアブロック８とを有する。本実施形態では、複数のシリンダ６は、第１シリンダ６Ａ、第２シリンダ６Ｂ、第３シリンダ６Ｃ、及び第４シリンダ６Ｄを有する。第１〜第４シリンダ６Ａ〜６Ｄは、アッパブロック７の一端から他端にかけて順に配列されている。第１〜第４シリンダ６Ａ〜６Ｄの配列方向をシリンダ列方向といい、第１シリンダ６Ａが設けられた側を一側、第４シリンダ６Ｄが設けられた側を他側という。

アッパブロック７とロアブロック８との間には、クランクシャフト１０が回転可能に支持されている。クランクシャフト１０は、シリンダ列方向に延び、第１〜第４シリンダ６Ａ〜６Ｄの下端と対向している。クランクシャフト１０は、互いに同軸に配置された複数のクランクジャーナル１１と、各クランクジャーナル１１間に設けられた第１〜第４クランクスロー１２Ａ〜１２Ｄとを有する。各クランクジャーナル１１は、アッパブロック７とロアブロック８との間に支持された複数の軸受（不図示）に回転可能に支持され、クランクシャフト１０の回転軸をなす。

第１〜第４クランクスロー１２Ａ〜１２Ｄは、第１〜第４シリンダ６Ａ〜６Ｄに対応して配置されている。各クランクスロー１２は、一対のクランクウェブ１７と、一対のクランクウェブ１７間に設けられたクランクピン１８とを有する。一対のクランクウェブ１７は、隣り合うクランクジャーナル１１の互いに対向する端部に結合され、クランクジャーナル１１から径方向に延びている。各クランクピン１８は、クランクジャーナル１１に対して平行に、かつオフセットして配置されている。各クランクウェブ１７は、クランクピン１８が設けられた側と相反する側にカウンターウェイト１９を有する。

第１及び第４クランクスロー１２Ａ、１２Ｄのクランクピン１８は同位相に配置され、第２及び第３クランクスロー１２Ｂ、１２Ｃのクランクピン１８は第１クランクスロー１２Ａのクランクピン１８に対して１８０°位相がオフセットされている。各クランクピン１８は、コンロッド２１を介してピストン２２に連結されている。

クランクシャフト１０の一端をなす第１端部２５は、第１クランクスロー１２Ａの一側に設けられたクランクジャーナル１１の外端に接続し、シリンダブロック２の外方に突出している。クランクシャフト１０の他端をなす第２端部２６は、第４クランクスロー１２Ｄの他側に設けられたクランクジャーナル１１の外端に接続し、シリンダブロック２の外方に突出している。

シリンダブロック２及びシリンダヘッド３と協働してチェーン室２７を画定する板状のチェーンケース２８が、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３の一端に結合されている。チェーンケース２８の下縁は、オイルパン４の上縁部に結合されている。第１端部２５は、チェーンケース２８を貫通してチェーンケース２８の外方に突出している。第１端部２５は、チェーン室２７内においてスプロケット２９を有する。スプロケット２９には、クランクシャフト１０と動弁機構のカムシャフトとを連結するタイミングチェーン３１が巻き掛けられている。

第１端部２５のチェーンケース２８から外方に突出した部分には、クランクプーリ３３が設けられている。クランクプーリ３３は、第１端部２５に結合された円板状のプーリ内周部３４と、プーリ内周部３４の外周に設けられたリング状のプーリ外周部３５と、プーリ内周部３４とプーリ外周部３５との間に介装された弾性部材３６とを有する。弾性部材３６は例えばゴムである。クランクプーリ３３は、ダイナミックダンパを構成する。プーリ外周部３５の外周にはベルト溝３７が形成されている。プーリ外周部３５の外周部には、クランクシャフト１０とエンジン補機とを連結する補機ベルト３８が巻き掛けられている。

第２端部２６には、フライホイール４０が設けられている。フライホイール４０は、第２端部２６に結合された円板状の第１フライホイール４１と、第１フライホイール４１と同軸に設けられた円板状の第２フライホイール４２と、第１フライホイール４１及び第２フライホイール４２の間に介装された弾性部材４３とを有する。弾性部材４３は、第１フライホイール４１の周方向に延びる圧縮コイルばねであり、一端において第１フライホイール４１に結合し、他端において第２フライホイール４２に結合している。第２フライホイール４２は、クラッチ４４を介してトランスミッション４５に連結される。

内燃機関１には、クランクシャフト１０の捩り振動を低減する振動低減装置５０が設けられている。振動低減装置５０は、クランクシャフト１０のクランクウェブ１７及びプーリ内周部３４の少なくとも一つに設けられた少なくとも１つの遠心振り子ダンパ５１を有する。図２は、クランクウェブ１７のカウンターウェイト１９に遠心振り子ダンパ５１を設けた例について示している。図２に示すように、遠心振り子ダンパ５１は、カウンターウェイト１９に支持軸５２を中心として回動可能に支持された振り子部材５３を有する。遠心振り子ダンパ５１をプーリ内周部３４に設ける場合、プーリ内周部３４の側面に支持軸５２を設け、支持軸５２に回動可能に振り子部材５３を支持させるとよい。

振り子部材５３の回転軸をなす支持軸５２の軸線は、クランクシャフト１０の軸線と平行にクランクシャフト１０の軸線から半径Ｒ０［ｍ］離れた位置に設けられている。振り子部材５３の重心Ｇは、振り子部材５３の回転軸から半径Ｒ１［ｍ］離れている。

遠心振り子の固有振動数ｆ［Ｈｚ］は、クランクシャフト１０の角速度をω［ｒａｄ／ｓ］とすると、以下の数式（１）で表される。
ｆ＝ω√（Ｒ０／Ｒ１） ...（１）
式（１）からわかるように、遠心振り子の固有振動数ｆはクランクシャフト１０の角速度ωに比例する。

本実施形態に係る内燃機関１は、４気筒、４ストロークであるため、クランクシャフト１０が２回転する間に各シリンダ６において１回燃焼が生じる。すなわち、クランクシャフト１０が１回転する間に２回の燃焼が生じ、燃焼に起因する加振力がクランクシャフト１０に加わる。燃焼に起因する加振力によって、クランクシャフト１０には回転数の偶数倍の捩り振動（２次振動、４次振動、６次振動、８次振動、１０次振動）が生じる。

クランクシャフト１０のｎ次の捩り振動を抑制するためには、以下の数式（２）のように、半径Ｒ０及び半径Ｒ１を定めるとよい。
ｎ＝√（Ｒ０／Ｒ１） ...（２）
本実施形態のように内燃機関１が４気筒、４ストロークである場合、数式（２）においてｎを２、４、６、８、１０のいずれかに設定し、遠心振り子ダンパ５１の半径Ｒ０及び半径Ｒ１を調整するとよい。ｎ次振動（２次振動、４次振動、６次振動、８次振動、１０次振動...）を低減するように半径Ｒ０及び半径Ｒ１が調整された遠心振り子ダンパ５１をｎ次ダンパ（２次ダンパ５１Ａ、４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、１０次ダンパ５１Ｅ...）とする（図３、図１０等参照）。

図４（Ａ）は、遠心振り子ダンパ５１を有しないクランクシャフト１０を模式的に表した図である。クランクシャフト１０の捩り振動の固有振動数は、捩り振動のモードに応じて定まる。

図４（Ｂ）に示すように、捩り振動の１節モードでは、フライホイール４０に結合されたクランクシャフト１０の第２端部２６が１つの節になり、第１端部２５、すなわちプーリ内周部３４付近が１つの腹になる。

図４（Ｃ）に示すように、捩り振動の２節モードでは、クランクシャフト１０の第２端部２６とクランクプーリ３３の弾性部材３６との２点が節になり、プーリ外周部３５と、プーリ内周部３４から第３クランクスロー１２Ｃまでの部分との２つの領域が腹になる。

図４（Ｄ）に示すように、捩り振動の３節モードでは、クランクシャフト１０の第４クランクスロー１２Ｄ及び第１クランクスロー１２Ａと、クランクプーリ３３の弾性部材３６との３点が節になり、プーリ外周部３５と、プーリ内周部３４と、第２クランクスロー１２Ｂから第３クランクスロー１２Ｃまでの部分との３つの領域が腹になる。

プーリ内周部３４と、第２クランクスロー１２Ｂから第３クランクスロー１２Ｃまでの範囲とは、１節モード、２節モード及び３節モードにおいていずれも振動の腹になる。また、クランクシャフト１０の第２端部２６から全長に対して１／３〜１／２の位置は、１節モード、２節モード及び３節モードにおいていずれも振動の腹になる。クランクシャフト１０の第２端部２６から全長に対して１／３〜１／２の位置に隣接したシリンダ６は、４気筒の場合には第２シリンダ６Ｂ又は第３シリンダ６Ｃになる。

図３に示すように、遠心振り子ダンパ５１は、１節モードの腹、２節モードの腹、３節モードの腹の少なく共１つに対応する位置に設けられている。本実施形態では、遠心振り子ダンパ５１は、第２クランクスロー１２Ｂのカウンターウェイト１９、第３クランクスロー１２Ｃのカウンターウェイト１９、及び第１端部２５に結合されたプーリ内周部３４の少なくとも１つに設けられている。

遠心振り子ダンパ５１は、クランクシャフト１０の長手方向における同一の位置に２つ以上設けられていてもよい。同一の位置に設けられる複数の遠心振り子ダンパ５１は、異なる次数の捩り振動を低減するべく調整されているとよい。

図３に示すように、本実施形態の１つの態様では、プーリ内周部３４に４次ダンパ５１Ｂ及び６次ダンパ５１Ｃが設けられ、第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７に６次ダンパ５１Ｃ及び８次ダンパ５１Ｄが設けられている。

また、２次ダンパ５１Ａが、第２フライホイール４２に設けられている。第２フライホイール４２に設けられる２次ダンパ５１Ａは、第２フライホイール４２の回転変動を抑制する効果を奏する。

以上のように構成した振動低減装置５０の効果について説明する。クランクシャフト１０に、１つの４次ダンパ５１Ｂと、２つの６次ダンパ５１Ｃと、１つの８次ダンパ５１Ｄとが設けられているため、クランクシャフト１０に生じる捩り振動の４次振動、６次振動、及び８次振動が低減される。遠心振り子ダンパ５１の固有振動数と、クランクシャフト１０に生じる捩り振動の各次数の振動とは共にクランクシャフト１０の回転数に比例するため、遠心振り子ダンパ５１はクランクシャフト１０の回転数によらず各次数の振動を低減することができる。

各遠心振り子ダンパ５１は、クランクシャフト１０の捩り振動の１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹に対応する、第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７と、プーリ内周部３４とに設けられている。そのため、各遠心振り子ダンパ５１は、１節モード、２節モード、及び３節モードの各モードに対応したクランクシャフト１０の固有振動を抑制することができる。また、プーリ内周部３４は、クランクシャフト１０の捩り振動の１節モード、２節モード、及び３節モードの腹に対応する。そのため、プーリ内周部３４に設けられた遠心振り子ダンパ５１は、１節モード、２節モード、及び３節モードの各モードに対応したクランクシャフト１０の固有振動を抑制することができる。これにより、クランクシャフト１０の捩り振動の固有振動が抑制され、クランクシャフト１０の共振が抑制される。

以下に遠心振り子ダンパ５１を設ける位置と振動低減効果との関係を確認するために行なったシミュレーション結果について示す。検討は、遠心振り子ダンパ５１を有しない例（比較例１）と、遠心振り子ダンパ５１をプーリ内周部３４のみに有する例（比較例２）と、遠心振り子ダンパ５１をプーリ内周部３４及び第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７に有する例（実施例１）とについて行なった。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例１における、クランクシャフト１０に生じる各次数の捩り振動と、クランクシャフト１０の１節モード及び２節モードに対応した固有振動数との関係を示すグラフである。図５（Ａ）に示すように、内燃機関１の常用回転域（１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ）において、４次、６次、８次、及び１０次の捩り振動は、クランクシャフト１０の１節モード及び２節モードに対応した固有振動数と一致する箇所を含む。図５（Ｂ）に示すように、各次数の捩り振動がクランクシャフト１０の捩り振動における固有振動数と一致する場合に共振が発生し、捩り振動が大きくなる（ピークを形成する）。常用回転域において、４次振動は１節モードに対応した固有振動と共振し、１つのピークを形成する。６次振動、８次振動、及び１０次振動は１節モード及び２節モードに対応した固有振動と共振し、それぞれ２つのピークを形成する。なお、１０次振動は、他の次数の振動に対して振幅が小さく、全体の振動に与える影響は小さい。１節モードの固有振動に起因する共振は内燃機関の低回転域（１０００〜２０００Ｈｚ）において発生し、２節モードの固有振動に起因する共振は内燃機関の中回転域（２０００〜４０００Ｈｚ）において発生する。

図６（Ａ）は、比較例２における、クランクシャフト１０に生じる各次数の捩り振動を示すグラフである。比較例２では、プーリ内周部３４に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、及び１０次ダンパ５１Ｅが設けられている。４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、及び１０次ダンパ５１Ｅは、捩り振動の４次、６次、８次、１０次の各振動を抑制する。また、各ダンパがプーリ内周部３４に設けられることによって、１節モード、２節モード及び３節モードのクランクシャフト１０の第１端部２５（プーリ内周部３４）における固有振動が抑制され、これらに起因する共振が抑制される。これにより、４次振動のピークと、６次振動、８次振動、及び１０次振動の１０００〜２０００Ｈｚ付近のピークが消失する。

図６（Ｂ）は、実施例１における、クランクシャフト１０に生じる各次数の捩り振動を示すグラフである。実施例１では、プーリ内周部３４及び第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７のそれぞれに４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、及び１０次ダンパ５１Ｅが設けられている。４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、及び１０次ダンパ５１Ｅは、捩り振動の４次、６次、８次、１０次の各振動を抑制する。また、各ダンパがプーリ内周部３４に設けられることによって、１節モード及び２節モードのクランクシャフト１０の第１端部２５における振動が抑制され、これらに起因する共振が抑制される。また、各ダンパが第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７に設けられることによって、１節モード、２節モード及び３節モードのクランクシャフト１０の第３シリンダ６Ｃに対応した部分における振動が抑制され、これらに起因する共振が抑制される。すなわち、各ダンパによって、１節モード、２節モード及び３節モードにおける２つの腹に対応した振動が抑制される。これにより、４次振動のピークと、６次振動、８次振動、及び１０次振動の２０００〜４０００Ｈｚ付近のピークが消失する。

本実施形態に係る遠心振り子ダンパ５１は、２次より高次の振動を低減するべく調整されているため、常用回転域における内燃機関１の振動を効率良く低減することができる。また、遠心振り子ダンパ５１は、クランクシャフト１０の長手方向における同一の位置に複数設けられ、それぞれが異なる次数の振動を低減するように調整されているため、４次、６次、８次等の複数の次数の捩り振動を抑制することができる。

遠心振り子ダンパ５１をクランクシャフト１０の第１端部２５に設ける場合に、遠心振り子ダンパ５１をプーリ内周部３４に設けることによって、遠心振り子ダンパ５１をクランクシャフト１０の回転軸から径方向に離れた位置に配置することができる。これにより、遠心振り子ダンパ５１の半径Ｒ０の変更が容易になると共に、遠心振り子ダンパ５１を効率良く配置することができる。

本実施形態に係る遠心振り子ダンパ５１は、クランクシャフト１０の曲げ振動を低減することもできる。遠心振り子ダンパ５１をクランクシャフト１０の長手方向における中央に位置する第２クランクスロー１２Ｂや第３クランクスロー１２Ｃに設けた場合、曲げ振動を効率良く低減することができる。

上記の実施形態の変形例として、以下に示すように遠心振り子ダンパ５１を配置することができる。図７に示すように、プーリ内周部３４に４次ダンパ５１Ｂ及び６次ダンパ５１Ｃを設け、第２クランクスロー１２Ｂのクランクウェブ１７に６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設けてもよい。このように、遠心振り子ダンパ５１は、第３クランクスロー１２Ｃに代えて第２クランクスロー１２Ｂに設けてもよい。

図８に示すように、プーリ内周部３４に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設け、第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設けてもよい。この態様において、４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄは、第３クランクスロー１２Ｃに代えて第２クランクスロー１２Ｂに設けてもよい。

図９に示すように、プーリ内周部３４に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設け、第２クランクスロー１２Ｂのクランクウェブ１７に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設け、第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設けてもよい。この態様において、４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄは、第２クランクスロー１２Ｂ及び第３クランクスロー１２Ｃの少なくとも一方に設けられているとよい。例えば、第２クランクスロー１２Ｂに４次ダンパ５１Ｂ及び６次ダンパ５１Ｃを設け、第３クランクスロー１２Ｃに８次ダンパ５１Ｄを設けてもよい。

図１０に示すように、プーリ内周部３４に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、及び８次ダンパ５１Ｄを設け、第３クランクスロー１２Ｃのクランクウェブ１７に４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、及び１０次ダンパ５１Ｅを設けてもよい。この態様において、４次ダンパ５１Ｂ、６次ダンパ５１Ｃ、８次ダンパ５１Ｄ、及び１０次ダンパ５１Ｅは、第２クランクスロー１２Ｂのクランクウェブ１７に設けてもよい。

図１１は、内燃機関１が３気筒エンジンの場合について示す。３気筒の場合も４気筒の場合と同様に、遠心振り子ダンパ５１は、クランクシャフト１０の捩れ振動の１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹の少なくとも１つに配置されるとよい。また、遠心振り子ダンパ５１は、１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹の全てに共通する位置に配置されるとよい。３気筒の場合、内燃機関１の構成は、４気筒の場合に比べて第４シリンダ６Ｄ及び第４クランクスロー１２Ｄが省略された構成になる。内燃機関１が３気筒、４ストロークの場合、クランクシャフト１０が１回転する間に１．５回の燃焼が生じ、燃焼に起因する加振力がクランクシャフト１０に加わる。燃焼に起因する加振力によって、クランクシャフト１０には回転数の１．５倍の捩り振動（３次振動、４．５次振動、６次振動、７．５次振動、９次振動）が生じる。

図１１に示すように、３気筒の場合、プーリ内周部３４に３次ダンパ５１Ｆ、４．５次ダンパ５１Ｇ、及び６次ダンパ５１Ｃを設け、第２クランクスロー１２Ｂのクランクウェブ１７に３次ダンパ５１Ｆ、４．５次ダンパ５１Ｇ、及び６次ダンパ５１Ｃを設けるとよい。３次ダンパ５１Ｆ、４．５次ダンパ５１Ｇ、及び６次ダンパ５１Ｃは、プーリ内周部３４及び第２クランクスロー１２Ｂの少なくとも一方に設けられるとよい。プーリ内周部３４及び第２クランクスロー１２Ｂのそれぞれは、１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹の全てに対応する。また、プーリ内周部３４及び第２クランクスロー１２Ｂの少なくとも一方に７．５次ダンパが設けられてもよい。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、遠心振り子ダンパ５１の構成は公知の様々な構造を適用することができる。

１ ：内燃機関
２ ：シリンダブロック
６Ａ〜６Ｄ ：第１〜第４シリンダ
１０ ：クランクシャフト
１１ ：クランクジャーナル
１２Ａ〜１２Ｄ ：第１〜第４クランクスロー
１７ ：クランクウェブ
１８ ：クランクピン
１９ ：カウンターウェイト
２５ ：第１端部
２６ ：第２端部
３３ ：クランクプーリ
３４ ：プーリ内周部
３５ ：プーリ外周部
３６ ：弾性部材
４０ ：フライホイール
４１ ：第１フライホイール
４２ ：第２フライホイール
４３ ：弾性部材
５０ ：振動低減装置
５１ ：遠心振り子ダンパ
５１Ａ ：２次ダンパ
５１Ｂ ：４次ダンパ
５１Ｃ ：６次ダンパ
５１Ｄ ：８次ダンパ
５１Ｅ ：１０次ダンパ

Claims (12)

1. 内燃機関の振動低減装置であって、
   複数のシリンダに対応したクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの一端に設けられたクランクプーリと、
   前記クランクシャフトの他端に設けられたフライホイールと、
   前記クランクシャフトの捩り振動を抑制すべく、前記クランクシャフトの捩り振動の１節モードの腹、２節モードの腹、及び３節モードの腹の少なくとも１つに対応する位置に設けられた少なくとも１つの遠心振り子ダンパとを有することを特徴とする内燃機関の振動低減装置。
2. 前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの前記他端から全長に対して１／３〜１／２の位置に隣接した２つの前記シリンダの少なくとも一方に対応して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の振動低減装置。
3. 前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの前記一端に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の振動低減装置。
4. 前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の２次より高次の振動を低減するべく調整されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の内燃機関の振動低減装置。
5. 前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の４次、６次、及び８次の振動の少なくとも１つを低減するべく調整されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の振動低減装置。
6. 前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの長手方向における同一の位置に２つ以上設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の振動低減装置。
7. 前記クランクシャフトの長手方向における同一の位置に設けられた複数の前記遠心振り子ダンパは、異なる次数の捩り振動を低減するべく調整されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の振動低減装置。
8. 前記クランクプーリは、前記クランクシャフトに結合されたプーリ内周部と、前記プーリ内周部の外周に弾性部材を介して設けられ、ベルトが巻き掛けられるプーリ外周部とを有し、
   前記遠心振り子ダンパは、前記プーリ内周部に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７に記載の内燃機関の振動低減装置。
9. 前記シリンダは、前記クランクシャフトの前記一端から前記他端にかけて、第１シリンダ、第２シリンダ、第３シリンダ、第４シリンダを有し、
   前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の４次振動を低減するべく調整された少なくとも１つの４次ダンパと、前記クランクシャフトの捩り振動の６次振動を低減するべく調整された少なくとも１つの６次ダンパとを有し、
   前記４次ダンパの１つは、前記プーリ内周部に設けられ、
   前記６次ダンパの１つは、前記クランクシャフトの前記第２シリンダ又は前記第３シリンダに対応した部分に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の振動低減装置。
10. 前記６次ダンパの他の１つは、更に前記プーリ内周部に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の振動低減装置。
11. 前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の８次振動を低減するべく調整された少なくとも１つの８次ダンパを有し、
    前記８次ダンパの１つは、前記クランクシャフトの前記第２シリンダ又は前記第３シリンダに対応した部分に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の振動低減装置。
12. 前記シリンダは、前記クランクシャフトの前記一端から前記他端にかけて、第１シリンダ、第２シリンダ、第３シリンダ、第４シリンダを有し、
    前記遠心振り子ダンパは、前記クランクシャフトの捩り振動の４次振動を低減するべく調整された２つの４次ダンパと、前記クランクシャフトの捩り振動の６次振動を低減するべく調整された２つの６次ダンパと、前記クランクシャフトの捩り振動の８次振動を低減するべく調整された２つの８次ダンパとを有し、
    前記４次ダンパの一方、前記６次ダンパの一方、及び前記８次ダンパの一方は、前記プーリ内周部に設けられ、
    前記４次ダンパの他方、前記６次ダンパの他方、及び前記８次ダンパの他方は、前記クランクシャフトの前記第２シリンダ又は前記第３シリンダに対応した部分に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の振動低減装置。

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