JP2004028241A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】カップリング部３における第二弾性体３２の耐久性を向上させたトルク変動吸収ダンパを提供する。
【解決手段】回転軸に取り付けられるハブ１に動的吸振部２及びカップリング部３が設けられ、動的吸振部２が、ハブ１の外周に第一弾性体２２を介して環状質量体２１を弾性的に連結した構造を備え、カップリング部３が、ハブ１にベアリング３３を介して相対回転可能に支持されたプーリ３１と、このプーリ３１とハブ１との間を第二弾性体３２を介して弾性的に連結した構造を備え、第二弾性体３２は、その主変形部３２ｃを、任意の半径と、その径方向位置における軸方向厚さとの積が一定となるように、外周側へ向けて漸次薄肉に形成し、これによって、径方向全域で、変形に対する応力が等しくなるようにする。
【選択図】　図１

Description

【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軸から他の回転機器へトルクを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】
車両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各行程によるトルク変動を伴って回転されるので、前記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用いられる。
【０００３】
このトルク変動吸収ダンパは、クランクシャフトの軸端に取り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、ハブにゴム状弾性材料からなる環状の第一弾性体を介して環状質量体を取り付けた構造を有し、クランクシャフトの捩り振幅が最大となる所定の振動数域において捩り方向へ共振することによって、捩り振動の振幅のピークを低減する制振機能を発揮するものである。また、カップリング部は、ハブ又は環状質量体に軸受を介して相対回転可能に支持されたプーリと、ハブとの間を、ゴム状弾性材料からなる円盤状の第二弾性体で連結した構造を有し、クランクシャフトからハブへ入力されたトルクを、第二弾性体の捩り方向剪断変形作用によってトルク変動を吸収しながら、プーリへ伝達するものである（例えば実用新案登録第２６０５６６２号参照）。
【０００４】
【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、第二弾性体の断面形状には、特に規制や条件がなく、したがって、第二弾性体に捩り方向剪断変形が与えられた時に、歪（応力）が半径方向特定の箇所に集中して、早期に破損するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述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、カップリング部における弾性体の耐久性を向上させたトルク変動吸収ダンパを提供することにある。
【０００６】
【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に動的吸振部及びカップリング部が設けられ、前記動的吸振部が、前記ハブの外周に第一弾性体を介して環状質量体を弾性的に連結した構造を備え、前記カップリング部が、前記ハブ又は前記環状質量体に相対回転可能に支持されたプーリと、前記ハブとの間を第二弾性体を介して弾性的に連結した構造を備え、前記第二弾性体は、その主変形部を、任意の半径Ｒと、その径方向位置における軸方向厚さＴとの積が一定となるように、外周側へ向けて漸次薄肉となる形状を呈する。
【０００７】
【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実施形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。なお、以下の説明で用いられる「正面側」とは、図１における左側、すなわち車両のフロント側のことであり、「背面側」とは、図１における右側、すなわち図示されていない内燃機関が存在する側のことである。
【０００８】
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、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の外周側に設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。
【０００９】
ハブ１は、金属材料で製作されたものであって、クランクシャフトに外挿固定されるボス部１１と、その軸方向一端から外周側へ延びる径方向部１２と、この径方向部１２の外周端部から正面側へボス部１１と同心的に形成された外周筒部１３からなる。
【００１０】
動的吸振部２は、ハブ１の外周筒部１３の外周側に同心的に配置された環状質量体２１と、この環状質量体２１の内周面と前記外周筒部１３の外周面との間に圧入嵌着されることによりハブ１と環状質量体２１とを弾性的に連結する第一弾性体２２からなり、その捩り方向固有振動数は、環状質量体２１の円周方向慣性質量と、第一弾性体２２の捩り方向剪断ばね定数によって、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。
【００１１】
動的吸振部２における環状質量体２１は、鉄系材料など、比較的比重の大きい金属材料によって製作されたものである。また、動的吸振部２における第一弾性体２２は、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料によって環状に加硫成形された後、ハブ１の外周筒部１３と、その外周に配置した環状質量体２１との間に、軸方向一側から圧入され、所要の圧縮代をもって嵌着されたものである。また、互いに対向する外周筒部１３の外周面及び環状質量体２１の内周面は、ハブ１、環状質量体２１及び第一弾性体２２の軸方向に対する滑りによる脱落を防止するために、径方向へ緩やかにうねった形状となっている。
【００１２】
カップリング部３は、プーリ３１と、このプーリ３１をハブ１に対して弾性的に連結する第二弾性体３２と、プーリ３１をハブ１に対して同心的かつ相対回転可能に支持するベアリング３３とを有する。
【００１３】
カップリング部３におけるプーリ３１は、金属材料によって製作されたものであって、動的吸振部２における環状質量体２１の外周側にあって外周面にポリＶ溝３１１ａが形成されたプーリ本体部３１１と、その背面側の端部から内周側へ延びる背面円盤部３１２と、更にその内周端部から正面側へ延びる被支持筒部３１３を有し、すなわち軸心を通る平面で切断した半断面（図示の断面）が略コ字形を呈する。また、被支持筒部３１３の内径は、ハブ１のボス部１１の外径よりも大径に形成されている。
【００１４】
カップリング部３における第二弾性体３２は、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料で円盤状に成形されたものであって、その内周端部が、プーリ３１の被支持筒部３１３の外周面に所要の締め代をもって圧入嵌着された金属製のインナースリーブ３４の外周面に一体的に加硫接着され、外周端部が、ハブ１における外周筒部１３の内周面に所要の締め代をもって圧入嵌着された金属製のアウタースリーブ３５の内周面に一体的に加硫接着されている。この第二弾性体３２は、トルクを伝達するのに必要な強度を確保するために、所要の肉厚を有すると共に、半径方向に長い形状とすることによって、動的吸振部２における第一弾性体２２に比較して捩り方向ばね定数を十分に低くしてある。
【００１５】
また、この第二弾性体３２は、インナースリーブ３４と接着された内周端部３２ａ及びアウタースリーブ３５と接着された外周端部３２ｂの間の主変形部３２ｃが、任意の半径Ｒの位置における軸方向厚さをＴとした場合、Ｒ×Ｔの値が一定となるように、外周側へ向けて軸方向厚さが漸次減少する形状に形成されている。すなわち、図１において、半径Ｒ_１における軸方向厚さをＴ_１とし、それより外周側の、半径Ｒ_２における軸方向厚さをＴ_２とすると、Ｒ_１×Ｔ_１＝Ｒ_２×Ｔ_２である。そして同様の関係は、前記主変形部３２ｃにおける径方向のどの部分においても成り立つ。
【００１６】
このことは、言い換えれば、第二弾性体３２における前記主変形部３２ｃは、その軸心を中心とする半径Ｒの円筒面で切断した場合の断面の面積が、Ｒの大きさに拘らず一定であることを意味する。したがって、伝達トルクの入力に伴い、ハブ１とプーリ３１が円周方向へ相対変位されることによって、第二弾性体３２が捩り変形を受けた時に、前記主変形部３２ｃは径方向いずれの位置でも剪断応力が均一になり、応力の極大部が発生しない。
【００１７】
なお、第二弾性体３２における内周端部３２ａ及び外周端部３２ｂは、それぞれインナースリーブ３４及びアウタースリーブ３５との接着面積を大きく取るため、主変形部３２ｃよりも軸方向幅が大きく形成されている。
【００１８】
カップリング部３におけるベアリング３３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成形されたものであって、ハブ１におけるボス部１１の外周面とプーリ３１における被支持筒部３１３の内周面との間に介在された円筒部３３ａと、前記被支持筒部３１３の端面とハブ１の径方向部１２との間に介在されたスラスト受け部３３ｂからなり、ハブ１に対してプーリ３１を相対回転可能に同心支持している。
【００１９】
環状質量体２１の背面には、ピン４が軸方向に突設されており、このピン４の突端は、プーリ３１における背面円盤部３１２の外周部に軸心を中心とする円弧状に形成された長孔３１ａに遊嵌されている。この長孔３１ａとピン４は、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位量が所定の大きさに達した時点で互いに干渉することによって、第二弾性体３２の過大な捩り変形を防止するものである。
【００２０】
以上の構成を供える本形態によるトルク変動吸収ダンパは、ハブ１におけるボス部１１が、内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に装着されることによって、このクランクシャフトと共に回転される。クランクシャフトのトルクは、ハブ１の外周筒部１３から、アウタースリーブ３５、第二弾性体３２及びインナースリーブ３４を介してプーリ３１へ伝達される。また、プーリ３１のプーリ本体部３１１の外周面に形成されたポリＶ溝３１１ａには、補器の回転軸に回転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。
【００２１】
プーリ３１のプーリ本体部３１１には、Ｖベルトの張力によって、軸心と垂直な方向の荷重が作用するが、プーリ３１の被支持筒部３１３とハブ１のボス部１１との間にはベアリング３３が介在しているため、プーリ３１の偏心が防止される。
【００２２】
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、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が、このトルク変動は、カップリング部３における低ばね定数の第二弾性体３２の捩り変形によって、熱エネルギに変換されるので、Ｖベルトへの伝達トルクが平滑化される。一方、環状質量体２１及び第一弾性体２２で構成される動的吸振部２は、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】
なお、第二弾性体３２とプーリ３１は、一種の振動系を構成しているが、この振動系は、動的吸振部２に比較して捩り方向共振領域が低周波域にあるため、動的吸振部２の共振自体によって生じるトルク変動も、第二弾性体３２の柔軟な変形によって吸収され、プーリ３１には伝達されない。
【００２４】
伝達トルクの入力によって、ハブ１とプーリ３１が円周方向へ相対変位すると、カップリング部３における第二弾性体３２は、ハブ１側のアウタースリーブ３５に加硫接着された外周端部３２ｂと、プーリ３１側のインナースリーブ３４に加硫接着された内周端部３２ａとの間で、主に主変形部３２ｃが捩り方向の剪断変形を受ける。そして、この主変形部３２ｃは、任意の半径Ｒと、その位置における軸方向厚さＴとの積が一定であることによって、径方向全域で剪断応力が等しくなるため、特定の部分に応力が集中することはない。このため、第二弾性体３２の優れた耐久性を確保することができる。
【００２５】
また、ハブ１とプーリ３１との円周方向相対変位量は、プーリ３１の長孔３１ａとピン４との干渉によって制限されるので、第二弾性体３２には過大な捩り変形が加わることはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、カップリング部における第二弾性体の主変形部を、任意の半径Ｒと、その位置における軸方向厚さＴとの積が一定となるように形成したため、径方向全域で剪断応力が等しくなり、特定の部分での応力集中が起こらず、第二弾性体の優れた耐久性を確保することができる。
【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実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１　ハブ
１１　ボス部
１２　径方向部
１３　外周筒部
２　動的吸振部
２１　環状質量体
２２　第一弾性体
３　カップリング部
３１　プーリ
３１ａ　長孔
３１１　プーリ本体部
３２　第二弾性体
３２ａ　内周端部
３２ｂ　外周端部
３２ｃ　主変形部
３３　ベアリング
３４　インナースリーブ
３５　アウタースリーブ
４　ピン

Claims (1)

1. 回転軸に取り付けられるハブ（１）に動的吸振部（２）及びカップリング部（３）が設けられ、前記動的吸振部（２）が、前記ハブ（１）の外周に第一弾性体（２２）を介して環状質量体（２１）を弾性的に連結した構造を備え、前記カップリング部（３）が、前記ハブ（１）又は前記環状質量体（２１）に相対回転可能に支持されたプーリ（３１）と、前記ハブ（１）との間を第二弾性体（３３）を介して弾性的に連結した構造を備え、前記第二弾性体（３３）は、その主変形部（３２ｃ）を、任意の半径Ｒと、その径方向位置における軸方向厚さＴとの積が一定となるように、外周側へ向けて漸次薄肉となる形状を呈することを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。

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