JP2014190475A - 回転変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】動的吸振部ＤＤの質量体２を、金属板のプレス成形品からなる複数の部材を嵌合嵌着した構造とした回転変動吸収ダンパにおいて、質量体２からの騒音放射を防止する。
【解決手段】回転軸に取り付けられるハブ１から、このハブ１と同心的に配置されたプーリ部材４へゴム状弾性材料からなるカップリングゴム７を介して伝達する回転変動吸収ダンパにおいて、ハブ１の外周にゴム状弾性材料からなるダンパゴム３を介して環状の質量体２を弾性的にかつ同心的に連結した構造の動的吸振部ＤＤを備え、質量体２が、金属板のプレス成形品からなりスリーブ部２１１，２２１同士で嵌合された複数のフランジ付きスリーブ２１，２２と、このフランジ付きスリーブ２１，２２の互いに対向するフランジ部２１２，２２２間に介在するゴム状弾性材料からなる弾性層２４を備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関等の回転機器のプーリに設けられてトルクを伝達すると共にその回転変動を吸収してベルト駆動を平滑化する回転変動吸収ダンパに関する。

回転変動吸収ダンパは、内燃機関のクランクシャフトと共に回転するハブと、このハブの外周側に配置されてベルトが巻き掛けられるプーリ部材と、前記ハブ側とプーリ部材側とを弾性的に連結するゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる環状の第一の弾性体と、前記ハブの外周にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる環状の第二の弾性体を介して環状の質量体を弾性的にかつ同心的に連結した構造の動的吸振部により構成されている。

すなわち回転変動吸収ダンパは、ハブの外周に第二の弾性体を介して環状の質量体を弾性的に連結した構造の動的吸振部が、所定の振動周波数帯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、第一の弾性体の円周方向剪断変形作用によって反復的な回転変動（伝達トルクの変動）を吸収しながらプーリ部材へ伝達するものである。

また、この種の回転変動吸収ダンパには、従来、例えば下記の先行技術文献に記載のように、動的吸振部の質量体が、金属板のプレス成形品からなる複数の部材を嵌合嵌着した構造とすることによって、デッドウエイトを少なくし、十分な慣性モーメントと強度要素を有すると共に全体の重量の削減を図ったものが知られている。

特開２００７−１０７６３７号公報

しかしながら、金属板のプレス成形品による薄肉構造体は、金属板からなる素材自体の内部減衰が、鋳物からなる質量体の内部減衰に比較して極端に小さいため、共振の振幅が大きくなりやすい。また、薄肉構造からなる形状的な要因による剛性の低さから、このプレス成形品の共振周波数が低周波数化しやすく、このため内燃機関の常用回転域の振動周波数と一致しやすく、共振が発生しやすくなる。

すなわち、金属板のプレス成形品からなる複数の部材を嵌合嵌着した構造の質量体を用いた回転変動吸収ダンパによれば、プレス成形品自体の共振によって、騒音が放射されてしまうおそれがあった。

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、動的吸振部に、金属板のプレス成形品からなる複数の部材を嵌合嵌着した構造からなる質量体を用いた回転変動吸収ダンパにおいて、質量体からの騒音放射を防止することにある。

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の発明に係る回転変動吸収ダンパは、回転軸に取り付けられるハブから、このハブと同心的に配置されたプーリ部材へゴム状弾性材料からなるカップリングゴムを介して伝達する回転変動吸収ダンパにおいて、前記ハブの外周にゴム状弾性材料からなるダンパゴムを介して環状の質量体を弾性的にかつ同心的に連結した構造の動的吸振部を備え、前記質量体が、金属板のプレス成形品からなりスリーブ部同士で嵌合された複数のフランジ付きスリーブと、このフランジ付きスリーブの互いに対向するフランジ部間に介在するゴム状弾性材料からなる弾性層を備えるものである。なお、ゴム状弾性材料とは、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料をいう。

請求項２の発明に係る回転変動吸収ダンパは、請求項１に記載の構成において、複数のフランジ付きスリーブが、ダンパ取り外し治具との係合穴が開設された係合フランジ部を備える第一のフランジ付きスリーブと、フランジ部の外周に支持筒部を有する第二のフランジ付きスリーブを含むものであり、プーリ部材が前記支持筒部にベアリングを介して支持されたものである。

請求項３の発明に係る回転変動吸収ダンパは、請求項１又は２に記載の構成において、複数のフランジ付きスリーブが金属のプレス成形品からなるものである。

請求項１の発明に係る回転変動吸収ダンパによれば、動的吸振部の質量体を複数のフランジ付きスリーブの嵌合物とすることによって、動的吸振機能のための十分な円周方向慣性質量を確保すると共に軽量化を図ることができ、しかもフランジ付きスリーブのフランジに生じる共振が、このフランジ間に介在する弾性層によって減衰されるため、騒音放射を有効に防止することができる。

請求項２の発明に係る回転変動吸収ダンパによれば、請求項１による効果に加え、動的吸振部の質量体を構成する複数のフランジ付きスリーブが、当該回転変動吸収ダンパを回転軸から取り外すためのダンパ取り外し治具との係合手段と、プーリ部材を支持する支持手段を兼ねるものであるため、これらの手段を別設する必要がない。

請求項３の発明に係る回転変動吸収ダンパによれば、請求項１又は２による効果に加え、一層の軽量化及び低コスト化が可能である。

本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。 本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心を通ると共に図１に示す断面と異なる位相に沿った平面で切断して示す断面斜視図である。 本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す分離状態の半断面図である。

以下、本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる「正面側」とは、図における左側、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。

図１及び図２において、参照符号１は、自動車の内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられるハブである。このハブ１は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、外周部に、正面側へ延びる支持筒部１１が形成されている。なお、クランクシャフトは請求項１に記載された回転軸に相当する。

ハブ１の支持筒部１１の外周には、ダンパゴム３を介して環状の質量体２が弾性的にかつ同心的に連結され、これによって動的吸振部ＤＤが構成されている。質量体２は、スリーブ部２１１，２２１同士で嵌合された第一のフランジ付きスリーブ２１及び第二のフランジ付きスリーブ２２と、さらに第二のフランジ付きスリーブ２２におけるスリーブ部２１１の外周に圧入嵌着されたスリーブ２３を備えている。

このうち第一のフランジ付きスリーブ２１は、金属板のプレス成形によって製作されたものであって、円筒状のスリーブ部２１１と、その正面側の端部から外径側へ延びるフランジ部２１２からなる。フランジ部２１２の円周方向１８０度対称位置は、外径側へ張り出した係合フランジ部２１２ａとなっていて、それぞれ不図示の螺子状のダンパ取り外し治具と螺合可能なサービスタップ又は螺子溝の存在しないサービスホールからなる係合穴２１２ｂが開設されている。すなわち第一のフランジ付きスリーブ２１は、当該回転変動吸収ダンパをクランクシャフトから取り外すときに用いられるダンパ取り外し治具との螺合手段を兼ねるものである。

また、第二のフランジ付きスリーブ２２は、第一のフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１１の外周面に圧入嵌合されたスリーブ部２２１と、その正面側の端部から第一のフランジ付きスリーブ２１のフランジ部２１２の背面側を外径側へ円盤状に延びる内径フランジ部２２２と、その外径端から背面側へ後退しつつ外径側へ延びる円錐フランジ部２２３と、その外径端から外径側へ円盤状に展開する外径フランジ部２２４と、さらにその外径端から正面側へ円筒状に延びる支持筒部２２５からなる。

ダンパゴム３は、質量体２における第一のフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１１の内周面と、これに径方向に対向するハブ１の支持筒部１１の外周面の間に、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体的に加硫成形（加硫接着）されたものである。

質量体２における第一のフランジ付きスリーブ２１のフランジ部２１２の内側面（背面側を向いた面）には、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる薄肉円盤状の弾性層２４が一体的に加硫成形（加硫接着）されている。そしてこの弾性層２４も質量体２の一部をなすものであって、第二のフランジ付きスリーブ２２の内径フランジ部２２２に圧接されており、すなわちフランジ部２１２と内径フランジ部２２２の間に、適当な圧縮状態で介在している。

動的吸振部ＤＤの捩り方向（円周方向）共振周波数は、質量体２の円周方向慣性質量と、ダンパゴム３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共振周波数と合致するように同調されている。

参照符号４はプーリ部材である。このプーリ部材４は金属材料の鋳造によって製作されたものであって、プーリ本体部４１と、その正面側の外径部から正面側へ向けて延びる被支持筒部４２からなる。プーリ本体部４１の外周面には不図示の伝動ベルトが巻き掛けられるポリＶ溝５１ａが形成されている。

プーリ部材４における被支持筒部４２は、ラジアルベアリング５を介して質量体２における第二のフランジ付きスリーブ２２の支持筒部２２５の外周に円周方向及び軸方向相対変位可能支持されると共に、プーリ本体部４１の正面側の端面（被支持筒部４２との間の段差面）と、前記第二のフランジ付きスリーブ２２の外径フランジ部２２４の間に介在するスラストベアリング６によって軸方向相対変位が制限されている。また、ラジアルベアリング５及びスラストベアリング６はいずれも、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の低摩擦合成樹脂材料からなる。

参照符号７はカップリングゴムである。このカップリングゴム７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（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるものであって、スリーブ２３と、プーリ部材４におけるプーリ本体部４１の内周面の間に一体的に加硫成形（加硫接着）され、これによってフレキシブルカップリング部ＦＣが構成されている。

クランクシャフトのトルク変動は、アイドリング以下の低回転領域で顕著になることから、カップリングゴム７は、円周方向の剪断ばね定数がダンパゴム３に比較して十分に低いものであると共に、捩り方向への許容変形量が大きなものとなっており、しかも大きなトルク伝達力を与えるため、軸方向及び径方向の肉厚が十分に大きく形成されている。また、このカップリングゴム７は、質量体２のスリーブ２３とプーリ部材４の間で円周方向剪断変形を受けた時に径方向全域で剪断応力がほぼ均一になるように、軸方向の肉厚が外径側ほど減少する形状となっている。

以上の構成を備える回転変動吸収ダンパの製造において、ダンパゴム３及び弾性層２４は、不図示の金型内にハブ１と第一のフランジ付きスリーブ２１を同心的にセットし、ハブ１の支持筒部１１の外周面と第一のフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１１の内周面の間、及びフランジ部２１２の内側に、前記金型の型締めによってそれぞれ画成された環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって同時に加硫成形される。そしてこのうち、ダンパゴム３はハブ１の支持筒部１１の外周面と第一のフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１１の内周面に一体に加硫接着され、弾性層２４はフランジ部２１２の内側面に一体に加硫接着される。

また、カップリングゴム７は、不図示の金型内に、スリーブ２３とプーリ部材４を同心的にセットし、このスリーブ２３の外周面とプーリ部材４のプーリ本体部４１の内周面との間に前記金型の型締めによって画成された環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって加硫成形され、前記スリーブ２３の外周面とプーリ本体部４１の内周面に一体に加硫接着される。

そして図３に示すように、ハブ１と第一のフランジ付きスリーブ２１とダンパゴム３の一体成形物における第一のフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１１の外周面に、第二のフランジ付きスリーブ２２のスリーブ部２２１を圧入嵌着すると共に、この第二のフランジ付きスリーブ２２における内径フランジ部２２２を、第一のフランジ付きスリーブ２１のフランジ部２１２の内側面に設けられた弾性層２４に圧接させる。さらに、スリーブ２３とプーリ部材４とカップリングゴム７の一体成形物における前記プーリ部材４の被支持筒部４２を、第二のフランジ付きスリーブ２２における支持筒部２２５及び外径フランジ部２２４にラジアルベアリング５及びスラストベアリング６を介して外挿すると共に、スリーブ２３を第二のフランジ付きスリーブ２２におけるスリーブ部２２１の外周面に圧入嵌着することによって、図１及び図２に示すように組み立てられる。

したがって、質量体２がプレス成形品からなる第一のフランジ付きスリーブ２１及び第二のフランジ付きスリーブ２２や、金属管等からなるスリーブ２３の組み合わせとすることに加え、弾性層２４とダンパゴム３をひとつの成形物として同時に成形可能であることによって、低コストで生産することができる。

この回転変動吸収ダンパは、ハブ１が不図示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、ハブ１からダンパゴム３を介して質量体２へ伝達され、この質量体２からカップリングゴム７を介してプーリ部材４へ伝達され、さらに、プーリ部材４のプーリ本体４１に巻き掛けられた不図示の伝動ベルトを介して、冷却水循環ポンプや、オルタネータや、冷却ファン等の補機の回転軸に伝達される。

クランクシャフトには、特にアイドリング以下の低回転域で顕著な回転変動を生じるが、この回転変動は、フレキシブルカップリング部ＦＣにおけるカップリングゴム８が低ばねで捩り方向へ剪断変形されることによって吸収されるので、伝動ベルトへの伝達トルクが平滑化される。また、動的吸振部ＤＤ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が入力振動のトルクと方向が逆になる動的吸振作用によって、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。

また、動的吸振部ＤＤにおける質量体２は、これを構成する第一のフランジ付きスリーブ２１、第二のフランジ付きスリーブ２２がいずれも金属板のプレス成形品からなり、スリーブ２３も薄肉円筒状であるため、軽量となっている。しかしながら、第一のフランジ付きスリーブ２１が、当該回転変動吸収ダンパをクランクシャフトから取り外すときに用いられるダンパ取り外し治具との螺合部となる張り出し部２１２ｂが形成されたフランジ部２１２を有することや、第二のフランジ付きスリーブ２２も、プーリ部材４の被支持筒部４２を支持する支持筒部２２５まで、円錐フランジ部２２３において蛇行しながら長く延びる形状であること、さらには第一のフランジ付きスリーブ２１のフランジ部２１２に設けた弾性層２４やスリーブ２３に加硫接着されたカップリングゴム７の内径部も慣性質量の一部として機能するため、軽量であるにも拘らず実質的な慣性質量が十分に大きいものとなり、優れた動的吸振特性が確保されている。

ここで、動的吸振部ＤＤの質量体２は、金属板のプレス成形品である第一のフランジ付きスリーブ２１と第二のフランジ付きスリーブ２２を備えるため、第一のフランジ付きスリーブ２１におけるフランジ部２１２や、第二のフランジ付きスリーブ２２における内径フランジ部２２２から外径フランジ部２２４にかけての部分は、それぞれ単独では内部減衰が小さく、放射音を生じやすい。しかしながらこの回転変動吸収ダンパによれば、第一のフランジ付きスリーブ２１のフランジ部２１２に設けた薄肉円盤状の弾性層２４を予圧縮して介在させる形で第二のフランジ付きスリーブ２２の内径フランジ部２２２と結合させた構造とすることで、第一のフランジ付きスリーブ２１におけるフランジ部２１２や、第二のフランジ付きスリーブ２２における内径フランジ部２２２から外径フランジ部２２４にかけての部分に発生する振動を減衰させ、放射音の発生を有効に抑制又は防止することができる。

また、この構成によれば、ダンパ取り外し治具と結合させるためのサービスタップ２１２ｂ（又はサービスホール）を、最も正面側のフランジ部２１２に開設し、それより内側にある第二のフランジ付きスリーブ２２には開口部が存在しない構造としたため、この第二のフランジ付きスリーブ２２とカップリングゴム７の間の空間Ｓは密閉されており、異物などが浸入できない。このため、異物の咬み込みによるラジアルベアリング５及びスラストベアリング６の異常摩耗や、水の浸入による第二のフランジ付きスリーブ２２の内側面などの腐食も有効に防止することができる。

しかも、ダンパ取り外しの際の治具との係合部となる第一のフランジ付きスリーブ２１と、ベルトの張力によって偏心荷重を受けるプーリ部材４を同心支持する第二のフランジ付きスリーブ２２と、カップリングゴム７の内径側嵌着手段としてのスリーブ２３と、放射音の発生を抑制又は防止するための弾性層２４の集合体を動的吸振部ＤＤの質量体２としているため、デッドウエイトの少ない構造となり、これによっても軽量化が図られる。

１ ハブ
２ 質量体
２１ 第一のフランジ付きスリーブ
２１１，２２１ スリーブ部
２１２ａ 係合フランジ部
２１２ｂ 係合穴
２２ 第二のフランジ付きスリーブ
２３ スリーブ
２４ 弾性層
３ ダンパゴム
４ プーリ部材
５ ラジアルベアリング
６ スラストベアリング
７ カップリングゴム
ＤＤ 動的吸振部
ＦＣ フレキシブルカップリング部

Claims (3)

1. 回転軸に取り付けられるハブから、このハブと同心的に配置されたプーリ部材へゴム状弾性材料からなるカップリングゴムを介して伝達する回転変動吸収ダンパにおいて、前記ハブの外周にゴム状弾性材料からなるダンパゴムを介して環状の質量体を弾性的にかつ同心的に連結した構造の動的吸振部を備え、前記質量体が、金属板のプレス成形品からなりスリーブ部同士で嵌合された複数のフランジ付きスリーブと、このフランジ付きスリーブの互いに対向するフランジ部間に介在するゴム状弾性材料からなる弾性層を備えることを特徴とする回転変動吸収ダンパ。
2. 複数のフランジ付きスリーブが、ダンパ取り外し治具との係合穴が開設された係合フランジ部を備える第一のフランジ付きスリーブと、フランジ部の外周に支持筒部を有する第二のフランジ付きスリーブを含むものであり、プーリ部材が前記支持筒部にベアリングを介して支持されたことを特徴とする請求項１に記載の回転変動吸収ダンパ。
3. 複数のフランジ付きスリーブが金属のプレス成形品からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転変動吸収ダンパ。

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