JP2005299807A - デュアルモードダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】安全性が高く、少ない部品数でデュアルモード（トーショナル及びベンディング）の振動低減が可能で、しかも低コストで生産可能なデュアルモードダンパを提供する。
【解決手段】ハブ１の径方向部１２と、このハブ１に結合されたリテーナ２の鍔部２２との間に、環状質量体３が配置され、この環状質量体３と前記径方向部１２及び鍔部２２との間にゴム状弾性材料からなる弾性体４が介在されている。弾性体４は、その一部が環状質量体３に開設された結合孔３１に充填されることによって環状質量体３と非接着で一体化されると共に、ハブ１の径方向部１２及びリテーナ２の鍔部２２に圧接されている。ハブ１の径方向部１２の外周には、駆動トルクを伝達するためのプーリ部１４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車用エンジンのクランクシャフト等、回転軸の軸端に取り付けられ、環状質量体と弾性体からなる共振系によって前記回転軸の捩り振動及び曲げ振動に対する制振機能を奏するデュアルモードダンパに関する。

従来、回転軸の捩り振動（円周方向の振動）に対する制振機能すなわちトーショナルダンパ機能と、曲げ振動（軸心と垂直な方向の振動）に対する制振機能すなわちベンディングダンパ機能を有するデュアルモードダンパとしては、例えば、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
特開平８−１５２０４６号公報

図３は、特許文献１に記載された従来技術によるデュアルモードダンパを、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この図３において、参照符号１０１は、内周部が自動車用エンジンのクランクシャフトの軸端に取り付けられるハブ、１０２は、ハブ１０１のリム部１０１ａの外周面に嵌着されたスリーブ１０２ａ及びこのスリーブ１０２ａの正面側の端部から前記リム部１０１ａの内周側へ延在されたリテーナ１０２ｂからなる環状のハブプレート、１０３は、ハブ１０１の外周側に同心配置された環状質量体、１０４はハブプレート１０２のスリーブ１０２ａと環状質量体１０３の互いに対向する円筒面間に加硫接着されたゴム状弾性材料からなる弾性体、１０５は前記リム部１０１ａの内周側の空間に配置された第二の環状質量体、１０６はこの第二の環状質量体１０５とハブプレート１０２のリテーナ１０２ｂの互いに対向する端面間に加硫接着されたゴム状弾性材料からなる第二の弾性体である。環状質量体１０３の外周面には、クランクシャフトの駆動トルクを補機へ伝達するためのＶベルト（不図示）が巻き掛けられるポリＶ溝１０３ａが形成されている。

すなわちこのデュアルモードダンパは、二つの質量体を有するダブルマス構造を有するものであって、環状質量体１０３と弾性体１０４からなるトーショナルダンパ部Ｄ１において、回転に伴いクランクシャフトに生じる捩り振動を低減し、第二の環状質量体１０５と第二の弾性体１０６からなるベンディングダンパ部Ｄ２において、回転に伴いクランクシャフトに生じる曲げ方向振動を低減することができる。

ところが、上記従来のデュアルモードダンパによれば、万一、弾性体１０４が劣化や疲労破壊等によって破損した場合は、環状質量体１０３がハブ１０１の外周側から脱落してしまい、危険であった。しかも、この場合、環状質量体１０３の外周に巻き掛けられたＶベルトを介してクランクシャフトの駆動トルクをエンジン冷却水ポンプ等、補機へ伝達することができなくなり、このため補機が停止し、ひいてはエンジンが停止してしまうおそれがある。

また、上記従来のデュアルモードダンパは、その製造において、環状質量体１０３と弾性体１０４の結合力及び第二の環状質量体１０５と第二の弾性体１０６の結合力を確保するために、環状質量体１０３及び第二の環状質量体１０５にショットブラスト等による粗面加工を施したり、接着剤の塗布を行う必要になり、製造工程の複雑化や、製造コストの上昇を来していた。

更に、上記従来のデュアルモードダンパはダブルマス構造で、トーショナルダンパ部Ｄ１とベンディングダンパ部Ｄ２が独立的に設けられているので、その構造上、部品数が多く、その結果、製品重量も重くなって、燃費の悪化などの悪影響を来すおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、安全性が高く、少ない部品数でデュアルモード（トーショナル及びベンディング）の振動低減が可能で、しかも低コストで生産可能なデュアルモードダンパを提供することにある。

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の発明に係るデュアルモードダンパは、径方向部を有するハブと、このハブに結合されたリテーナと、このリテーナに形成された鍔部と前記径方向部との間の空間に配置された環状質量体と、この環状質量体と前記径方向部及び鍔部との間に介在されたゴム状弾性材料からなる弾性体と、を備えるものである。

また、請求項２の発明に係るデュアルモードダンパは、請求項１に記載の構成において、弾性体は、その一部が環状質量体に開設された結合孔に充填されることにより前記環状質量体と一体化されると共に、ハブの径方向部及びリテーナの鍔部に圧接されたものである。

また、請求項３の発明に係るデュアルモードダンパは、請求項１に記載の構成において、駆動トルクを伝達するためのプーリ部が、ハブの径方向部の外周に形成されたものである。

請求項１の発明に係るデュアルモードダンパによれば、ハブと、リテーナと、環状質量体と、弾性体の四つの部品だけの簡素な構造によって、トーショナルダンパ機能と、ベンディングダンパ機能を併有するものであるため、部品数減少によるコスト低減及び軽量化を実現することができる。また、環状質量体が、ハブの径方向部と、このハブに結合されたリテーナの鍔部との間の空間に配置されているため、ハブと環状質量体の間で弾性体が万一破損しても、環状質量体がハブから脱落するおそれがなく、安全である。

請求項２の発明に係るデュアルモードダンパによれば、弾性体の一部が、環状質量体の結合孔への充填部分によって環状質量体と非接着で一体化されているので、成形に際して環状質量体への接着処理を行う必要がなく、この環状質量体と弾性体の一体物を、ハブの径方向部とリテーナの鍔部の間に挟持することによって組み立てることができるので、安価に生産することができる。

請求項３の発明に係るデュアルモードダンパによれば、ベルトを介して駆動トルクを伝達するためのプーリ部が、ハブの径方向部の外周に形成されたものであるため、ハブと環状質量体の間の弾性体が万一破損しても、プーリ部による駆動トルク伝達機能が損なわれることがなく、安全である。

以下、本発明に係るデュアルモードダンパの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るデュアルモード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、図２は、図１のデュアルモードダンパの分解状態を、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、以下の説明において、正面側とは図１及び図２における左側、背面側とは図１及び図２における右側、すなわち図示されていないエンジンが存在する側のことである。

この形態によるデュアルモードダンパは、図１に示されるように、径方向部１２を有するハブ１と、このハブ１に結合されたリテーナ２と、このリテーナ２に形成された鍔部２２とハブ１の径方向部１２との間の空間Ｓに配置された環状質量体３と、この環状質量体３とハブ１の径方向部１２及びリテーナ２の鍔部２２との間に介在された弾性体４と、を備える。

詳しくは、ハブ１は、鉄系金属又はアルミニウム等の鋳物からなるものであって、軸孔１１ａ及びキー溝１１ｂを有するボス部１１と、その正面側の端部から展開した径方向部１２と、その内周部から正面側へボス部１１と同心の円筒状に突出した内周円筒部１３と、前記径方向部１２の外周部から正面側へボス部１１と同心の円筒状に突出したプーリ部１４とを有する。このハブ１は、ボス部１１の軸孔１１ａにおいて、自動車用エンジンのクランクシャフトの軸端に外挿固定されるものであり、プーリ部１４の外周面には、クランクシャフトの駆動トルクを補機へ伝達するためのＶベルト（不図示）が巻き掛けられるポリＶ溝１４ａが形成されている。

リテーナ２は、鋼板などの金属板を打ち抜きプレス成形することによって製作されたものであって、ハブ１における内周円筒部１３の外周面に適当な締め代をもって圧入嵌着されたスリーブ部２１と、その正面側の端部から径方向へ円盤状に展開した鍔部２２とからなる。

環状質量体３は、鉄系金属等の鋳物からなるものであって、その内径はハブ１における内周円筒部１３の外周面ひいてはリテーナ２におけるスリーブ部２１よりも大径であり、外径はハブ１におけるプーリ部１４の内周面よりも小径であり、軸方向幅はハブ１における径方向部１２とリテーナ２における鍔部２２との対向面間の距離よりも小さい。

弾性体４は、ゴム状弾性材料からなるものであって、図２に示されるように、環状質量体３の正面側の端面３ａと、内周面３ｂと、背面側の端面３ｃと、外周面３ｄにおける背面側の一部とを密着状態に包み込むように成形されている。また、環状質量体３には、正面側の端面３ａと背面側の端面３ｃとの間を軸方向に貫通する複数の結合孔３１（図１及び図２では１個のみ示される）が円周方向等間隔で開設されており、弾性体４を形成しているゴム状弾性材料の一部が、これらの結合孔３１に充填され、弾性体４の正面部４１と背面部４２を互いに連結した連絡部４３となっている。

弾性体４の正面部４１は、リテーナ２の鍔部２２と環状質量体３の正面側の端面３ａとの間に、適当な滑りトルクをもって挟持されており、同様に、弾性体４の背面部４２は、ハブ１の径方向部１２と環状質量体３の背面側の端面３ｂとの間に、適当な滑りトルクをもって挟持されており、弾性体４の外周部４５は、環状質量体３の外周面３ｄにおける背面寄りの部分とハブ１におけるプーリ部１４の内周面との間に、適当な滑りトルクをもって挟持されている。

環状質量体３の内周面３ｃを包囲するように形成された弾性体４の内周部４４の内径は、ハブ１における内周円筒部１３の外周面ひいてはリテーナ２のスリーブ部２１よりも大径に形成されている。すなわち、弾性体４の内周部４４とリテーナ２のスリーブ部２１及びハブ１の内周円筒部１３との間には隙間Ｇが存在している。

ハブ１における径方向部１２の内側面及びリテーナ２における鍔部２２の内側面は、軸心に対して略垂直な平面をなしているのに対し、リテーナ２の鍔部２２と対向する環状質量体３の正面側の端面３ａは、背面側へ倒れこむように緩やかに傾斜した円錐面をなしており、その間に介在する弾性体４の正面部４１は、これに倣って、外周側ほど厚肉に形成されている。同様に、ハブ１の径方向部１２と対向する環状質量体３の背面側の端面３ｂは、正面側へ倒れこむように緩やかに傾斜した円錐面をなしており、その間に介在する弾性体４の背面部４２は、これに倣って、外周側ほど厚肉に形成されている。これは、弾性体４の正面部４１及び背面部４２がリテーナ２の鍔部２２及びハブ１の径方向部１２と環状質量体３との間で捩り方向の剪断変形を受けた時に、その歪が内周側と外周側とでほぼ均一になるようにするためである。

弾性体４は、ハブ１及びリテーナ２の鍔部２２と環状質量体３との間で、捩り方向（円周方向）に対しては、主に正面部４１及び背面部４２において剪断ばねとなり、曲げ方向（軸心と垂直な方向）に対しては、主に外周部４５において圧縮ばね、正面部４１及び背面部４２において剪断ばねとなる。そして環状質量体３及び弾性体４は振動系を構成しており、この振動系は、環状質量体３の捩り方向の慣性質量及び弾性体４の捩り方向ばね定数によって、クランクシャフトの捩り振動の振幅が極大となる振動数域で捩り方向に共振するトーショナルダンパ機能と、環状質量体３の曲げ方向慣性質量及び弾性体４の曲げ方向ばね定数によって、クランクシャフトの捩り振動の振幅が極大となる所定の振動数域で曲げ方向に共振するベンディングダンパ機能を有する。

すなわち、この形態によるデュアルモードダンパは、ハブ１と、リテーナ２と、環状質量体３と、弾性体４の四つの部品だけの簡素な構造であり、一つの環状質量体３と一つの弾性体４によって、デュアルモード（トーショナル及びベンディング）での振動低減効果を奏するものである。

以上の構成を備えるデュアルモードダンパの製造において、ハブ１及び環状質量体３は、それぞれ図示の形状に鋳造され、リテーナ２は、金属板の打ち抜きプレス等により製作される。リテーナ２のスリーブ部２１の内径は、ハブ１の内周円筒部１３の外径よりも僅かに小さく形成され、これによって、両者間に所定の締め代が設定される。

弾性体４は、環状の内面を有する所定のゴム加硫成形用金型内に、環状質量体３を同心的に位置決め固定して型締めし、環状質量体３とこれを取り囲む金型内面との間に画成された成形用キャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、加硫成形される。弾性体４における正面部４１から背面部４２までの軸方向幅は、ハブ１における内周円筒部１３の軸方向長さとリテーナ２における鍔部２２の肉厚との差よりも僅かに大きく成形され、これによって軸方向の圧縮代が設定される。

弾性体４の成形においては、環状質量体３に接着剤塗布処理を行われず、成形された弾性体４の内面は、環状質量体３に非接着状態で密接しており、結合孔３１内の充填部分である連絡部４３によって、環状質量体３と結合一体化される。

そして、図２に示されるように、環状質量体３と弾性体４との結合体を、ハブ１における内周円筒部１３とプーリ部１４との間の環状空間へ、弾性体４の背面部４２を先行させるようにして挿入する。そしてその過程で、弾性体４の外周部４５の外周面が、ハブ１におけるプーリ部１４の内周面に案内されることによって、この弾性体４及び環状質量体３がハブ１に対して同心的に位置決めされることになる。

環状質量体３と弾性体４との結合体が、弾性体４の背面部４２がハブ１における径方向部１２と密接するまで挿入されたら、次に、リテーナ２のスリーブ部２１を、鍔部２２が正面側を向くようにして、ハブ１における内周円筒部１３の外周面に圧入する。そして、リテーナ２が所定の軸方向位置まで圧入された状態、すなわち例えば図１に示されるように、鍔部２２の正面側の端面がハブ１の内周円筒部１３の先端面と面一となる位置まで圧入された状態では、鍔部２２、環状質量体３及び径方向部１２の間で、弾性体４の正面部４１及び背面部４２が軸方向に適当に圧縮された状態となり、組み立てが完了する。

したがって、この形態によるデュアルモードダンパは、上述のようにハブ１と、リテーナ２と、環状質量体３と、弾性体４の四つの部品だけからなり、しかも弾性体４は非接着で環状質量体３に一体化され、環状質量体３と弾性体４の一体物を、ハブ１の径方向部１２とリテーナ２の鍔部２２との間に挟み込むだけで組み立てられるため、安価に生産することができる。

このデュアルモードダンパは、ハブ１のボス部１１が自動車用エンジンのクランクシャフトの軸端に、不図示のキー及びセンターボルトを介して取り付けられると共に、プーリ部１４の外周面に形成されたポリＶ溝１４ａに、クランクシャフトの駆動トルクを補機へ伝達するための不図示のＶベルトが巻き掛けられる。

そして、回転に伴うクランクシャフトの捩り振動の振幅が極大となる振動数域では、環状質量体３と弾性体４からなる振動系が、入力振動と逆の位相角をもって捩り方向に共振することによって、クランクシャフトの捩り振動のピークを有効に低減するトーショナルダンパ機能を奏する。また、回転に伴うクランクシャフトの曲げ振動の振幅が極大となる振動数域では、環状質量体３と弾性体４からなる振動系が、入力振動と逆の位相角をもって曲げ方向に共振することによって、クランクシャフトの曲げ振動のピークを有効に低減するベンディングダンパ機能を奏する。

クランクシャフトの駆動トルクは、ハブ１から、その外周に形成されたプーリ部１４の外周面に巻き掛けられたＶベルトを介して、補機へ伝達される。このため、弾性体４には伝達トルクによる変形力が作用しない。

環状質量体３は、ハブ１の径方向部１２と、このハブ１に結合されたリテーナ２の鍔部２２との間の空間Ｓに配置されているため、ハブ１と環状質量体３の間に介在する弾性体４が万一破損するようなことがあっても、環状質量体３がハブ１から脱落するおそれはない。

しかも、上述のように、クランクシャフトの駆動トルクを補機に伝達するＶベルトは、ハブ１の外周部に形成されたプーリ部１４に巻き掛けられているので、弾性体４の破損によって駆動トルク伝達機能が損なわれることはない。このため、弾性体４の破損に伴う補機の停止、ひいてはエンジンの停止といった危険が発生せず、安全性を向上することができる。

本発明に係るデュアルモード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。 図１のデュアルモードダンパの分解状態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 従来の技術によるデュアルモードダンパを、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１ ハブ
１１ ボス部
１２ 径方向部
１３ 内周円筒部
１４ プーリ部
２ リテーナ
２１ スリーブ部
２２ 鍔部
３ 環状質量体
３１ 結合孔
４ 弾性体
４１ 正面部
４２ 背面部
４３ 連絡部
４４ 外周部
Ｇ 隙間
Ｓ 空間

Claims (3)

1. 径方向部（１２）を有するハブ（１）と、このハブ（１）に結合されたリテーナ（２）と、このリテーナ（２）に形成された鍔部（２２）と前記径方向部（１２）との間の空間（Ｓ）に配置された環状質量体（３）と、この環状質量体（３）と前記径方向部（１２）及び鍔部（２２）との間に介在されたゴム状弾性材料からなる弾性体（４）と、を備えることを特徴とするデュアルモードダンパ。
2. 弾性体（４）は、その一部が環状質量体（３）に開設された結合孔（３１）に充填されることにより前記環状質量体（３）と一体化されると共に、ハブ（１）の径方向部（１２）及びリテーナ（２）の鍔部（２２）に圧接されたことを特徴とする請求項１に記載のデュアルモードダンパ。
3. 駆動トルクを伝達するためのプーリ部（１４）が、ハブ（１）の径方向部（１２）の外周に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のデュアルモードダンパ。

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