JP2003247600A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク変動吸収性能が温度に影響されること
がなく、かつ長期にわたってトルク変動吸収性能を維持
可能とする。 【解決手段】 回転軸に取り付けられるハブ１に磁石３
３が固定され、導電性金属からなるプーリ３１が、磁石
３３と非接触で近接対向されている。ハブ１と共に回転
する磁石３３と、プーリ３１との間に相対回転を生じる
と、プーリ３１を横切る磁界の変化によってプーリ３１
に渦電流が発生し、この渦電流による磁界との間での磁
力によって、非接触でトルクを伝達し、かつトルク変動
を吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等におけ
る駆動トルクを回転機器へ伝達すると共にそのトルクの
変動を吸収するトルク変動吸収ダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の内燃機関からの駆動力の一部
は、クランクシャフトの先端に設けられたプーリから無
端ベルトを介して例えばオルタネータやウォーターポン
プ等の補器に与えられるが、クランクシャフトは内燃機
関の吸気、圧縮、爆発（膨張）及び排気の各行程による
トルク変動を伴って回転されるので、プーリにはトルク
変動を吸収して伝達トルクの平滑化を図るためのトルク
変動吸収ダンパが設けられる。

【０００３】この種のトルク変動吸収ダンパの典型的な
従来技術としては、例えば実用新案登録第２６０５６６
２号に開示されたものがある。この従来技術によるトル
ク変動吸収ダンパ（デカップルド・ダンパープーリ）
は、クランクシャフトの軸端に取付けられて一体に回転
するハブと、このハブに取り付けられた動的吸振部及び
カップリング部を備える。動的吸振部は、ハブの支持筒
部の外周にダンパゴムを介して環状質量体を取り付けた
構造を有する。また、カップリング部は、ハブと、その
支持筒部にベアリングを介して相対回転可能に支持され
たプーリとを、環状のカップリングゴムを介して連結し
た構造を有し、トルク変動の入力によるハブとプーリの
相対的な捩り変位を、環状質量体に取り付けたストッパ
ピンと、プーリに形成した長孔との係合によって制限す
るようになっている。

【０００４】すなわち、このトルク変動吸収ダンパは、
クランクシャフトからハブへ入力された内燃機関の駆動
トルクを、カップリング部において、カップリングゴム
の捩り方向剪断変形作用によって吸収しながらプーリへ
伝達し、ダンパゴム及び環状質量体で構成される動的吸
振部が、クランクシャフトの捩り振幅が大きくなる所定
の振動数域において、このクランクシャフトの捩り振動
と逆位相で共振することによって、捩り振動を低減する
制振機能を発揮するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トルク変動吸収ダンパによれば、カップリングゴムのば
ね特性が、雰囲気温度により変化する温度依存性を有す
るため、トルク変動吸収性能が不安定であり、しかも繰
り返し変形による疲労や発熱等によって経時的に劣化
し、破壊されるおそれもあった。

【０００６】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その技術的課題は、トルク変動吸収性能が
温度に影響されることがなく、かつ長期にわたってトル
ク変動吸収性能を維持可能とすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る
トルク変動吸収ダンパは、回転軸に取り付けられるハブ
と、このハブに対して相対回転可能なプーリと、前記ハ
ブ及びプーリのうちの一方に固定された磁石とを備え、
前記ハブ及びプーリのうちの他方が導電性金属からな
り、前記磁石と非接触で近接対向されたものである。す
なわち、磁石とこれに近接対向されたハブ又はプーリと
が相対回転すると、このハブ又はプーリを横切る磁界が
変化するのでこれを妨げる方向の渦電流が誘導され、こ
の渦電流による磁界との間での磁力によって、非接触で
トルクを伝達し、かつトルク変動を吸収するものであ
る。

【０００８】請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダン
パは、請求項1に記載された構成において、磁石が電磁
石からなるものである。このため、電磁石への励磁電流
の通電、断電、電流値の調整によって、トルク伝達力や
磁力によるバネ特性を任意に変更できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るトルク変動
吸収ダンパの好ましい第一の実施の形態を、その軸心Ｏ
と直交する平面で切断して示す半断面図、図２は、この
実施の形態で用いられる永久磁石を軸心と平行な方向か
ら見た図、図３はこの実施の形態による作用を説明する
ための斜視図である。なお、以下の説明で用いられる
「正面側」とは、図1又は図３における左側のことであ
り、「背面側」とは、図1又は図３における右側のこと
であり、「円周方向」とは、軸心Ｏを中心とする円周の
方向のことである。

【００１０】まず図１に示されるように、本形態のトル
ク変動吸収ダンパは、自動車用内燃機関のクランクシャ
フトの軸端に取り付けられるハブ１と、このハブ１に取
り付けられた動的吸振部２及びカップリング部３とを備
える。

【００１１】ハブ１は、鋳造等により製作されたもので
あって、クランクシャフトに固定される取付筒部１ａ
と、その正面側の端部から外周側へ延びる内周径方向部
１ｂと、その外周端から背面側へ延び取付筒部１ａと同
心的に形成された支持筒部１ｃと、更にその正面側の端
部から外周側へ延びる外周径方向部１ｄからなる。

【００１２】動的吸振部２は、ハブ１の支持筒部１ｃの
内周面に適当な締め代をもって圧入嵌着されたスリーブ
２１と、その内周側に同心的に配置された環状質量体２
２と、スリーブ２１と環状質量体２２とを弾性的に連結
するダンパゴム２３とからなり、その捩り方向固有振動
数は、クランクシャフトの捩れ角が最大となる所定の振
動数域、言い換えればクランクシャフトの捩り方向固有
振動数と合致するように同調されている。

【００１３】スリーブ２１は金属管の切断等によって製
作されたものであり、環状質量体２２は、鋳造あるいは
厚肉の金属管の切断等によって製作されたものであり、
ダンパゴム２３は、スリーブ２１と環状質量体２２との
対向周面間に、ゴム状弾性材料で一体的に加硫成形及び
加硫接着されたものである。すなわち、動的吸振部２
は、スリーブ２１及び環状質量体２２とダンパゴム２３
との加硫成形体としたうえで、スリーブ２１をハブ１の
支持筒部１ｃの外周面に圧入することによりハブ１に取
り付けられたものである。

【００１４】カップリング部３は、プーリ３１と、この
プーリ３１をハブ１の支持筒部１ｃに同心的に支持する
ベアリング３２と、ハブ１の外周径方向部１ｄに固定さ
れた永久磁石３３とからなる。

【００１５】プーリ３１は、導電性を有する例えば鉄系
あるいはアルミニウム等の金属で製作されたものであっ
て、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図１に示さ
れる断面形状）が略コ字形の環状をなし、すなわち外周
面にポリＶ溝３１ｂが形成されたプーリ本体３１ａと、
その背面側の端部から内周側へ延びる径方向部３１ｃ
と、この径方向部３１ｃの内周端部から正面側へ延びて
ハブ１の支持筒部１ｃの外周に挿入される被支持筒部３
１ｄとを有する。

【００１６】永久磁石３３は、円周方向へ連続した環状
をなすものであって、ハブ１における外周径方向部１ｄ
の背面に接着剤あるいは複数のネジ等により固定される
と共に、プーリ３１におけるプーリ本体３１ａと、径方
向部３１ｃと、被支持筒部３１ｄとで囲まれた、円周方
向へ連続した凹部に適当な隙間Ｇをもって挿入されてい
る。各永久磁石３３は、磁極を有する一端面３３ａが、
プーリ３１における径方向部３１ｃの内側面と隙間δＧ
をもって近接対向されることによって、この径方向部３
１ｃを各永久磁石３３の磁束が横切っている。また、図
２に示されるように、この永久磁石３３は、円周方向等
間隔で異なる磁極を交互に有するものである。

【００１７】ベアリング３２は、ＰＴＦＥ等の耐摩耗性
に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料で円筒状に成形され
たものであって、ハブ１における支持筒部１ｃと、その
外周側にあるプーリ３１の被支持筒部３１ｄとの間に介
在され、ハブ１とプーリ３１とを相対回転可能に互いに
同心支持している。

【００１８】動的吸振部２におけるスリーブ２１とハブ
１の支持筒部１ｃとの間には、適当な締め代が設定され
ているので、その互いの圧入過程で、ダンパゴム２３が
系方向へ僅かに圧縮され、これによって、スリーブ２１
と環状質量体２２との間でダンパゴム２３に成形後の収
縮により生じる径方向の引張応力が有効に解消又は低減
される。

【００１９】本形態によるトルク変動吸収ダンパは、ハ
ブ１を内燃機関のクランクシャフトの軸端に外挿して装
着される。一方、プーリ３１におけるプーリ本体３１ａ
の外周面に形成されたポリＶ溝３１ｂには、補器の回転
軸に駆動トルクを伝達するためのＶベルト（図示省略）
が巻き掛けられる。

【００２０】そして、クランクシャフトと共にハブ１及
びその外周径方向部１ｄに取り付けられた永久磁石３３
が回転すると、これによって、プーリ３１の磁界が変化
するので、プーリ３１には、磁界の変化を妨げるような
渦電流（誘導電流）が発生する。すなわち図３に示され
るように、プーリ３１には、永久磁石３３の各磁極に対
応して、プーリ３１と永久磁石３３の磁極との円周方向
相対変位を妨げるような磁界を発生させる方向の渦電流
ｉが発生する。このため、クランクシャフトの回転トル
クは、ハブ１から、永久磁石３３及び渦電流ｉによる電
磁力によってプーリ３１へ伝達され、Ｖベルトを介し
て、補器の回転軸に伝達される。

【００２１】ここで、内燃機関の駆動は、吸気、圧縮、
爆発（膨張）及び排気の各行程を繰り返しながら行わ
れ、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動
に変換しているため、このクランクシャフトには、回転
に伴って周期的なトルク変動を生じる。そして、このよ
うなトルク変動がハブ１に入力されることによって、プ
ーリ３１と永久磁石３３が円周方向相対変位される過程
で、上述のように、プーリ３１には渦電流ｉが発生し、
この渦電流ｉによる磁界との吸引力及び反斥力が、慣性
によって等速回転しようとするプーリ３１との間で、円
周方向に対するバネとして機能する。そして、入力され
たトルクの変動は、渦電流ｉによる抵抗発熱として、熱
エネルギに変換されるため、プーリ３１への伝達トルク
を有効に平滑化することができる。

【００２２】また、クランクシャフトの捩り振動による
捩れ角が最大となる振動数域では、動的吸振部２におけ
る環状質量体２２及びダンパゴム２３からなる副振動系
が円周方向に共振し、その共振によるトルクは入力振動
のトルクと方向が逆になるため、クランクシャフトの捩
れ角のピークを有効に低減することができる。

【００２３】本形態のトルク変動吸収ダンパにおいて、
ハブ１とプーリ３１との間の捩りバネ定数（円周方向の
バネ定数）は、永久磁石３３の磁力及び磁極の数等によ
って任意に設定することができる。そして、永久磁石３
３はプーリ３１と非接触であるため、従来のようにハブ
１とプーリ３１との間をゴム等の弾性体で連結している
ものと異なり、トルク変動吸収性能が温度に影響される
ことがなく、しかもトルク入力によって変形を受けるも
のではないので、疲労破壊等を生じることがなく、長期
間にわたって優れたトルク変動吸収機能を奏することが
できる。

【００２４】また、図１に示される例とは逆に、永久磁
石３３をプーリ３１側に固定し、その磁極を導電性金属
からなるハブ１と近接対向させても、同様の効果を奏す
ることができる。

【００２５】次に図４は、本発明に係るトルク変動吸収
ダンパの好ましい第二の実施の形態を、その軸心Ｏと直
交する平面で切断して示す半断面図である。この形態
は、カップリング部３に電磁石３４を有し、すなわち先
に説明した第一の実施の形態における永久磁石３３の代
わりに、電磁石３４を設けたものであって、その他の部
分は図１とほぼ同様の構成となっている。

【００２６】詳しくは、電磁石３４は、ハブ１における
外周径方向部１ｄの背面にネジ等により固定された磁性
体からなるコア３４１と、その外周に巻装されたコイル
３４２からなるものであって、コイル３４２には、例え
ばブラシなどの摺動接点３４３を介して、図示されてい
ない直流電源へ接続されている。また、この直流電源か
らの励磁電流Ｉは、図示されていない制御装置によっ
て、制御可能となっている。

【００２７】電磁石３４は円周方向に複数配置されてお
り、プーリ３１におけるプーリ本体３１ａと、径方向部
３１ｃと、被支持筒部３１ｄとで囲まれた、円周方向へ
連続した凹部に適当な隙間Ｇをもって挿入されている。
コア３４１の一方の端部は、プーリ３１における径方向
部３１ｃの内側面と隙間δＧをもって近接対向されてお
り、コイル３４２への励磁電流Ｉの供給によって各電磁
石３４が励磁されると、その磁界は、プーリ３１の径方
向部３１ｃを横切るように生じる。

【００２８】このように構成された第二の実施の形態に
よれば、ハブ１は、内燃機関のクランクシャフトの軸端
に外挿して装着される。一方、プーリ３１におけるプー
リ本体３１ａの外周面に形成されたポリＶ溝３１ｂに
は、補器の回転軸に駆動トルクを伝達するためのＶベル
ト（図示省略）が巻き掛けられる。そして、電磁石３４
が励磁されていない場合は、クランクシャフトと共にハ
ブ１及びその外周径方向部１ｄに取り付けられた電磁石
３４が回転しても、プーリ３１は回転せず、すなわち補
機に駆動トルクが伝達されない。

【００２９】そして、コイル３４２へ励磁電流Ｉが供給
されることによって各電磁石３４が励磁されると、この
電磁石３４がハブ１と共に回転することによって、プー
リ３１に及んでいる磁界が変化するので、プーリ３１に
は、磁界の変化を妨げるような渦電流（誘導電流）が発
生する。このため、プーリ３１には、各電磁石３４の磁
極に対応して、先に説明した図３と同様に、プーリ３１
と電磁石３４との円周方向相対変位を妨げるような磁界
を生じる方向の渦電流ｉが発生する。このため、クラン
クシャフトの回転トルクは、ハブ１から電磁力によって
プーリ３１へ伝達され、Ｖベルトを介して、補器の回転
軸に伝達される。

【００３０】すなわち、本形態におけるカップリング部
３は、コイル３４２への通電又は断電によって、ハブ１
とプーリ３１との間でトルクを伝達し、又はトルク伝達
を遮断するといった、電磁クラッチとして機能する。

【００３１】そして、内燃機関の吸気、圧縮、爆発（膨
張）及び排気の各行程によるクランクシャフトの周期的
なトルク変動が、ハブ１に入力されると、このトルク変
動の入力によって、プーリ３１と電磁石３４が円周方向
相対変位される過程で、上述のように、プーリ３１には
渦電流ｉが発生し、この渦電流ｉによる磁界との吸引力
及び反斥力が、慣性によって等速回転しようとするプー
リ３１との間で、円周方向に対するバネとして機能す
る。そして、入力されたトルクの変動は、渦電流ｉによ
る抵抗発熱として、熱エネルギに変換されるため、プー
リ３１への伝達トルクを有効に平滑化することができ
る。

【００３２】また、第一の実施の形態と同様、クランク
シャフトの捩り振動による捩れ角が最大となる振動数域
では、動的吸振部２における環状質量体２２及びダンパ
ゴム２３からなる副振動系が円周方向に共振し、その共
振によるトルクは入力振動のトルクと方向が逆になるた
め、クランクシャフトの捩れ角のピークを有効に低減す
ることができる。

【００３３】ハブ１とプーリ３１との間の捩りバネ定数
（円周方向のバネ定数）は、コイル３４２へ供給される
励磁電流Ｉを制御し、電磁石３４の磁力を変化させるこ
とによって、任意に変更することができる。そして、電
磁石３４はプーリ３１と非接触であるため、従来のよう
にハブ１とプーリ３１との間をゴム等の弾性体で連結し
ているものと異なり、トルク変動吸収性能が温度に影響
されることがなく、しかもトルク入力によって変形を受
けるものではないので、疲労破壊等を生じることがな
く、長期間にわたって優れたトルク変動吸収機能を奏す
ることができる。

【００３４】また、図４に示される例とは逆に、電磁石
３４をプーリ３１側に固定し、その磁極を導電性金属か
らなるハブ１と近接対向させても、同様の効果を奏する
ことができる。

【００３５】なお、本発明は、上述した各実施の形態に
限定されるものではない。例えば、永久磁石３３あるい
は電磁石３４は、磁極をプーリ３１のプーリ本体３１ａ
及び被支持筒部３１ｄに対向させても良い。また、上述
した各実施の形態では、トルクがハブ１からプーリ３１
へ伝達されるものとして説明したが、本発明は、外部か
らベルトを介してプーリ３１へ入力される駆動トルクを
ハブ１を介して回転軸に伝達する場合のトルク変動吸収
手段としても適用可能である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダ
ンパによれば、カップリング部が、ハブ及びプーリのう
ちの一方に固定された磁石と、その相対的な回転方向へ
の移動に伴い発生する渦電流による磁界によって、非接
触でトルクを伝達し、かつトルク変動を渦電流による熱
エネルギとして変換することにより吸収するものである
ため、カップリング部の疲労破壊等のおそれがなく、初
期の性能を長期にわたって維持することができる。

【００３７】請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダン
パによれば、磁石が電磁石からなるため、この電磁石へ
の通電及び断電によって、電磁クラッチとしても機能さ
せることができ、励磁電流の制御によって、トルク伝達
力や円周方向バネ特性を任意に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい
第一の実施の形態を、その軸心Ｏと直交する平面で切断
して示す断面図である。

【図２】第一の実施の形態における永久磁石を軸心と平
行な方向から見た図である。

【図３】第一の実施の形態による作用を説明するための
斜視図である。

【図４】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい
第二の実施の形態を、その軸心Ｏと直交する平面で切断
して示す断面図である。

【符号の説明】

１ ハブ １ａ 取付筒部 １ｂ 内周径方向部 １ｃ 支持筒部 １ｄ 外周径方向部 ２ 動的吸振部 ２１ スリーブ ２２ 環状質量体 ２３ ダンパゴム ３ カップリング部 ３１ プーリ ３１ａ プーリ本体 ３１ｂ ポリＶ溝 ３１ｃ 径方向部 ３１ｄ 被支持筒部 ３２ ベアリング ３３ 永久磁石 ３４ 電磁石 ３４１ コア ３４２ コイル ３４３ 摺動接点 Ｉ 励磁電流 ｉ 渦電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取り付けられるハブ（１）と、
   このハブ（１）に対して相対回転可能なプーリ（３１）
   と、前記ハブ（１）及びプーリ（３１）のうちの一方に
   固定された磁石（３２）とを備え、前記ハブ（１）及び
   プーリ（３１）のうちの他方が導電性金属からなり、前
   記磁石（３２）と非接触で近接対向されたことを特徴と
   するトルク変動吸収ダンパ。
2. 【請求項２】 磁石（３２）が電磁石からなることを特
   徴とする請求項1に記載のトルク変動吸収ダンパ。