JP2004286077A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたってベアリング５によるプーリ３の支持を安定させることの可能なトルク変動吸収ダンパを提供する。
【解決手段】クランクシャフトに取り付けられるハブ１と、このハブ１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動的吸振部２と、ハブ１に第二弾性体４１を介してプーリ３を弾性的に連結したカップリング部４とを備え、第一弾性体２２及び第二弾性体４１が、ハブ１における外環１１のリム部１１ｂの内周側に配置され、プーリ３のプーリ本体３１が、前記リム部１１ｂの外周面にラジアルベアリング５を介して同心支持される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、農業機械、工機、小型船舶等に用いられ、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】
車両の内燃機関による駆動力の一部は、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機に与えられるが、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】
従来の技術によるトルク変動吸収ダンパとしては、例えば下記の特許文献１に記載されているように、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のリム部の外周に、第一弾性体を介して環状質量体を連結し、前記環状質量体にラジアルベアリングを介して支持されたプーリから内周側へ延びる鍔部を、第二弾性体を介してハブに軸方向に連結したものが知られている。そして、この種のトルク変動吸収ダンパは、第一弾性体と環状質量体で構成される動的吸振部が、所定の振動数域において円周方向へ共振することによる動的吸振効果によって、クランクシャフトの捩り振動を低減すると共に、クランクシャフトからハブへ入力された駆動トルクを、第二弾性体の円周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。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１５５２８０号（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された従来のトルク変動吸収ダンパによれば、プーリが、ラジアルベアリングを介して環状質量体の外周に支持されており、この環状質量体自体が、第一弾性体を介してハブに弾性的に支持されているため、ラジアルベアリングと摺動する環状質量体の振れによって、ラジアルベアリングに偏荷重が作用し、局部摩耗を発生して、耐久性が低下するおそれがあった。
【０００６】
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、長期にわたってベアリングによるプーリの支持を安定させることの可能なトルク変動吸収ダンパを提供することにある。
【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、ハブに第一弾性体を介して環状質量体を弾性的に連結した動的吸振部と、前記ハブに前記第二弾性体を介してプーリを弾性的に連結したカップリング部とを備え、前記第一弾性体が、前記環状質量体と前記ハブの軸方向対向面間に接着され、前記プーリが、第一ベアリングを介して前記環状質量体に支持されると共に、前記ハブに第二ベアリングを介して支持されたものである。
【０００８】
【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の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。なお、この形態の説明において用いられる「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。
【０００９】
この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に設けられた動的吸振部２と、ベルトが巻き掛けられるプーリ３と、前記クランクシャフトからハブ１に入力された駆動トルクをプーリ３へ伝達するカップリング部４とを備える。
【００１０】
ハブ１は、金属板を打ち抜きプレス成形した外環１１、内環１２及びリテーナ１３を組み合わせたものであって、内周に、図示されていない内燃機関のクランクシャフトが挿通される軸孔１ａが開設されている。このうち、最も背面側の外環１１は、内周の円盤部１１ａと、その外周端部から正面側へ延びるリム部１１ｂとからなる。中間の内環１２は、外環１１の円盤部１１ａの内周部と密接状態に積層される内周円盤部１２ａと、この内周円盤部１２ａの外周から正面側へ突出した環状段差部１２ｂを介して外周側へ延び、外周側ほど外環１１の円盤部１１ａに近接する緩やかな円錐面をなするテーパ状鍔部１２ｃからなる。最も正面側のリテーナ１３は、内環１２の内周円盤部１２ａに密接状態に積層されると共に外周が内環１２の環状段差部１２ｂに嵌合される内周円盤部１３ａと、その外周端部から正面側へ延びる円筒部１３ｂと、更にこの円筒部１３ｂにおける正面側の端部から外周側へ延びる鍔部１３ｃからなる。
【００１１】
動的吸振部２は、ハブ１における外環１１のリム部１１ｂの内周空間に配置された環状質量体２１と、この環状質量体２１の外周面と前記リム部１１ｂの内周面との間を弾性的に連結している第一弾性体２２とからなる。動的吸振部２の円周方向固有振動数は、環状質量体２１の円周方向慣性質量と、第一弾性体２２の円周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円周方向固有振動数と合致するように同調されている。
【００１２】
環状質量体２１は、ＦＣなど、比重の大きい金属材料で製作され、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からなるものである。動的吸振部２は、所定の金型内に、ハブ１の外環１１と環状質量体２１とを同心的にセットし、外環１１のリム部１１ｂと環状質量体２１との径方向対向面間に前記金型によって画成された環状のキャビティ内に、成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、環状に加硫成形されると同時に加硫接着されたものである。すなわち、動的吸振部２を構成する環状質量体２１及び第一弾性体２２は、外環１１と互いに一体の加硫成形物をなすものである。
【００１３】
プーリ３は、ＦＣなどの金属材料によって製作されたものであって、ハブ１における外環１１のリム部１１ｂの外周側に位置し、外周面にポリＶ溝３１ａが形成されたプーリ本体３１と、その正面側の端部から前記リム部１１ｂ及び動的吸振部２の正面側を内周へ延びる正面盤部３２と、更にその内周側に環状段差部３３を介して背面側へ適宜後退した位置に形成された内向き鍔部３４を有する。この内向き鍔部３４は、ハブ１における内環１２のテーパ状鍔部１２ｃの軸方向正面側に位置している。
【００１４】
プーリ３におけるプーリ本体３１と、ハブ１における外環１１のリム部１１ｂとの間には、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ラジアルベアリング５が介在されている。プーリ３は、このラジアルベアリング５によって、前記リム部１１ｂの外周に円周方向相対変位可能に同心支持されている。
【００１５】
カップリング部４は、プーリ３をハブ１の内環１２に第二弾性体４１によって弾性的に連結しているものである。詳しくは、第二弾性体４１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からなるものであって、動的吸振部２における環状質量体２１より内周側に配置されており、その背面側の端部が、内環１２のテーパ状鍔部１２ｃに一体的に加硫接着されており、正面側の端部が、プーリ３の内向き鍔部３４に一体的に加硫接着されている。
【００１６】
すなわち第二弾性体４１は、所定の金型内に、内環１２とプーリ３とを同心的にセットして、互いに軸方向に対向した内環１２のテーパ状鍔部１２ｃとプーリ３の内向き鍔部３４との間に前記金型によって画成された環状のキャビティ内に、成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、環状に加硫成形されると同時に加硫接着されたもので、プーリ３及び内環１２と互いに一体の加硫成形物をなしている。
【００１７】
第二弾性体４１は、所要の径方向肉厚を有することによって、トルクを伝達するのに必要な強度が確保されると共に、連結方向（軸方向）に所要の肉厚を有することによって、動的吸振部２における第一弾性体２２に比較して円周方向剪断ばね定数を十分に低くしてある。また、この第二弾性体４１は、円周方向へ剪断変形を受けた時の歪が、内周側と外周側とでほぼ均一になるように、テーパ状鍔部１２ｃによって、外周側で軸方向肉厚が大きくなる形状となっている。
【００１８】
なお、上述の説明から理解されるように、動的吸振部２及びカップリング部４は前記リム部１１ｂの内周側に存在しており、言い換えれば、ラジアルベアリング５を介してプーリ本体３１を支持しているリム部１１ｂの支持円周が大きいものとなっており、このため、プーリ３に対する安定した支持力を発揮する。
【００１９】
ハブ１におけるリテーナ１３の鍔部１３ｃは、プーリ３の内向き鍔部３４の正面側に位置しており、互いに対向する両鍔部１３ｃ，３４間には、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スラストベアリング６が介在されている。このためプーリ３は、その内向き鍔部３４が、スラストベアリング６と、第二弾性体４１との間に挟まれることによって、軸方向の挙動が規制される。
【００２０】
以上の構成を備えるトルク変動吸収ダンパは、外環１１、環状質量体２１及び第一弾性体２２からなる加硫成形物と、ラジアルベアリング５と、内環１２、プーリ３及び第二弾性体４１からなる加硫成形物と、スラストベアリング６と、リテーナ１３とを、互いに同心的に配置し、ラジアルベアリング５を介してプーリ３のプーリ本体３１と外環１１のリム部１１ｂとを嵌合し、スラストベアリング６を介してリテーナ１３の鍔部１３ｃとプーリ３の内向き鍔部３４とを衝合させて、外環１１、内環１２及びリテーナ１３の円盤部１１ａ，１２ａ，１３ａ同士を重合して積層することによって容易に組み立てられる。しかもハブ１が、金属板のプレス成形品である外環１１、内環１２及びリテーナ１３からなるため、安価に提供することができる。
【００２１】
また、ハブ１とプーリ３との捩れ角が同じである場合に受ける第二弾性体４１の歪は、ハブ１における内環１２のテーパ状鍔部１２ｃと、プーリ３の内向き鍔部３４との間の軸方向肉厚が大きいほど小さくなるから、第二弾性体４１の耐久性を確保するために、その径方向寸法をそれほど大きく取る必要がない。したがって、プーリ３の外径寸法の制約等によって、当該トルク変動吸収ダンパの径方向のサイズを大きく取れないような場合でも、ハブ１の内環１２とプーリ３の内向き鍔部３４との軸方向距離を十分に取ることによって、第二弾性体４１の優れた耐久性を確保することができる。あるいは環状質量体２及びプーリ３の外径寸法を小さくすることができるので、小型・軽量化が図られる。
【００２２】
このトルク変動吸収ダンパは、ハブ１が内燃機関のクランクシャフト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駆動トルクは、カップリング部４によって、ハブ１から第二弾性体４１を介してプーリ３へ伝達され、更に、プーリ３のポリＶ溝３１ａに巻き掛けられたベルト（不図示）を介して、冷却ファンや、オルタネータ等の補機の回転軸に伝達される。このとき、第一弾性体２２及び第二弾性体４１は、ハブ１における外環１１によって、図における右側に存在する内燃機関の輻射熱から保護されている。
【００２３】
内燃機関の駆動は、吸気、圧縮、爆発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４における第二弾性体４１が低ばねで円周方向へ剪断変形されることによって、熱エネルギに変換されるので、ベルトへの伝達トルクが平滑化される。このとき、ハブ１とプーリ３の円周方向相対変位に伴って、ラジアルベアリング５が例えば外環１１のリム部１１ｂの外周面と低摩擦で摺動し、スラストベアリング６が例えばプーリ３の内向き鍔部３４と低摩擦で摺動する。
【００２４】
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。
【００２５】
プーリ３は、ラジアルベアリング５を介してハブ１の外周に支持されているため、ハブ１に対するプーリ本体３１の同心性が確保される。しかもプーリ３は、その最も外周側にあるプーリ本体３１が、ハブ１における最も外周側のリム部１１ｂに、ラジアルベアリング５を介して支持されているため、その支持円周が大きく、したがって極めて安定的に支持される。その結果、回転時におけるプーリ３の振れが小さく、これによる偏荷重に起因するラジアルベアリング５の局部摩耗が防止されるので、ラジアルベアリング５によるプーリ４の安定した支持状態を長期にわたって確保することができる。
【００２６】
また、ベルトの張力によってプーリ本体３１に作用する径方向荷重は、ハブ１のリム部１１ｂで受けるので、前記径方向荷重によって第一弾性体２２が径方向の圧縮を受けることはない。このため、動的吸振部２の円周方向の自由度が大きく、したがって、優れた動的吸振効果を確保することができる。
【００２７】
一方、プーリ３の軸方向の挙動は、このプーリ３における内向き鍔部３４が、第二弾性体４１の軸方向圧縮弾性によって、ハブ１におけるリテーナ１３の鍔部１３ｃの背面にスラストベアリング６を介して押し付けられることによって規制され、しかもその反力として、第二弾性体４１に軸方向に適当な圧縮応力が加わっており、第二弾性体４１自体の軸方向伸縮変位が規制されるので、耐久性に優れたものとなっている。
【００２８】
【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、プーリは、その最も外周側にあるプーリ本体が、ハブにおける最も外周側のリム部に、ベアリングを介して支持されているため、極めて安定的に支持され、回転時におけるプーリの振れによる偏荷重や、これによるベアリングの局部摩耗が防止されるので、プーリの安定した支持状態を長期にわたって確保することができる。しかも、動的吸振部の第一弾性体が径方向に繰り返し圧縮を受けることがないので、その耐久性も向上すると共に、優れた動的吸振効果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好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１ ハブ
１１ 外環
１１ｂ リム部
１２ 内環
１２ｃ テーパ状鍔部
１３ リテーナ
２ 動的吸振部
２１ 環状質量体
２２ 第一弾性体
３ プーリ
３１ プーリ本体
３２ 正面盤部
３３ 環状段差部
３４ 内向き鍔部
４ カップリング部
４１ 第二弾性体
５ ラジアルベアリング（ベアリング）
６ スラストベアリング

Claims (1)

1. ハブ（１）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動的吸振部（２）と、前記ハブ（１）に第二弾性体（４１）を介してプーリ（３）を弾性的に連結したカップリング部（４）とを備え、前記第一弾性体（２２）及び第二弾性体（４１）が、前記ハブ（１）のリム部（１１ｂ）の内周側に配置され、前記プーリ（３）のプーリ本体（３１）が、前記リム部（１１ｂ）の外周面にベアリング（５）を介して同心支持されたことを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。

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