JP2015014298A - 回転変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ダンパゴム付近の構造を軸方向に延長することなくダンパゴムの捩り剛性を高めることができ、もって高周波振動に対しても共振作動することができる回転変動吸収ダンパを提供する。【解決手段】回転軸に取り付けるハブに対してダンパゴムおよびスリーブを介してダンパマスを連結するとともにダンパマスに対してカップリングゴムを介してプーリを連結する。ハブの外周面およびスリーブの内周面のいずれか一方または双方に、ダンパゴムを圧縮または引っ張りにて捩り方向に弾性変形させる多角形状を設ける。多角形状は、ハブの外周面または／およびスリーブの内周面の軸方向一部に設けても良い。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の捩り共振による振動を低減するダイナミックダンパ機能および回転軸から他の回転機器へトルク伝達する際にトルク変動による振動伝達を低減するカップリング機能を併有する回転変動吸収ダンパに関する。回転軸は例えば、自動車用エンジンにおけるクランクシャフトである。

本願出願人が先に提案した回転変動吸収ダンパ５１は図５に示すように、回転軸に取り付けるハブ５２に対してダンパゴム５３を介してダンパマス５４を連結するとともにダンパマス５４に対してカップリングゴム５６を介してプーリ５７を連結したゴム直列構造を有し、ダンパマス５４がダイナミックダンパ部におけるマスとしての機能とカップリング部におけるカップリングゴム５６を保持する機能とを併有することから、デッドウェイトの少ない構造として有効である（特許文献１参照）。

上記構成の回転変動吸収ダンパ５１において、ダンパゴム５３は通常のトーショナルダンパに比べ極端に内周側に配置される構造のため、ダンパゴム５３のボリュームが小さく、捩り方向の剛性が不足しやすい。そしてこのようにダンパゴム５３の捩り剛性が低い場合は、低周波のクランクシャフト共振に合致する低周波共振ダンパは容易に製作できるものの、高周波のクランクシャフト共振に合致する高周波共振ダンパは製作するのが困難である。したがってダンパゴム５３の必要ボリュームを得る目的からダンパゴム５３付近の構造を軸方向に延長する必要が生じるところ、ダンパ５１の正面側（図５では左方）に干渉物（タイヤハウスなど）が存在する場合には、ダンパゴム５３付近の構造を軸方向に延長することができない。尚、ダンパ５１の背面側（図５では右方）はエンジン側であるため、こちらの方へダンパゴム５３付近の構造を延長することもできない。したがってこのダンパゴム５３付近の構造を軸方向に延長すると云う対応策は、例えばＦＦ横置きエンジンの場合、エンジン長が短く正面側空間に余裕のある３気筒エンジン等の小型エンジンでは成立しやすいものの、エンジン長が長く正面側空間に余裕のない４気筒エンジン等の大型エンジンでは成立しにくい。

特開２００７−１０７６３７号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ダンパゴム付近の構造を軸方向に延長することなくダンパゴムの捩り剛性を高めることができ、もって高周波振動に対しても共振作動することができる回転変動吸収ダンパを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による回転変動吸収ダンパは、回転軸に取り付けるハブに対してダンパゴムおよびスリーブを介してダンパマスを連結するとともに前記ダンパマスに対してカップリングゴムを介してプーリを連結してなるゴム直列構造の回転変動吸収ダンパであって、前記ハブの外周面および前記スリーブの内周面のいずれか一方または双方に、前記ダンパゴムを圧縮または引っ張りにて捩り方向に弾性変形させる多角形状を設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による回転変動吸収ダンパは、上記した請求項１記載の回転変動吸収ダンパにおいて、前記多角形状は、前記ハブの外周面または／および前記スリーブの内周面の軸方向一部に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による回転変動吸収ダンパは、上記した請求項１または２記載の回転変動吸収ダンパにおいて、前記ハブの外周面は、その軸方向中央に位置するストレート部と軸方向端部に位置するテーパー部との組み合わせよりなり、このうち前者のストレート部に前記多角形状が設けられ、後者のテーパー部には円錐形状が設けられていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の回転変動吸収ダンパにおいては、回転軸に取り付けるハブに対してダンパゴムおよびスリーブを介してダンパマスを連結するとともにダンパマスに対してカップリングゴムを介してプーリを連結すると云うゴム直列の基本構成のもとで、ハブの外周面およびスリーブの内周面のいずれか一方または双方に多角形状が設けられているために、この多角形状によって捩られる結果としてダンパゴムが圧縮または引っ張りにて捩り方向に弾性変形する。

すなわち上記図５の従来技術では、ハブの外周面およびスリーブの内周面が共に円筒形状であるため、ダンパゴムも同様に円筒形状とされ、円筒形状のダンパゴムは捩り方向の振動に対して全周せん断方向の挙動を示す。ゴムはせん断方向の挙動に対して最も柔らかくなるため、円筒形状のダンパゴムは捩り方向の振動に対して剛性が低い。

これに対して本発明では、ハブの外周面およびスリーブの内周面のいずれか一方または双方に多角形状が設けられるのに伴ってダンパゴムも多角形化され、多角形化されたダンパゴムでは、捩り方向の挙動に対して夫々の角部で圧縮と引っ張りのゴム変形が発生する。しかしてゴムは圧縮に対して最も硬くなるため、多角形化したダンパゴムの捩り剛性は高く、よって高周波で共振作動するダイナミックダンパを容易に製作することが可能とされる。

また本発明によれば、ダンパゴムの捩り剛性が高められるため、円筒形ダンパゴムに対して軸方向長さを短く設定することができ、よってエンジン長が長く正面側空間に余裕のない４気筒エンジン等への採用が容易となる。

尚、本発明における多角形状ないし多角形には、正多角形およびその他の多角形が含まれる。その他の多角形には、ルーローの多角形が含まれる。正多角形とは、内角の和が３６０度で各辺の長さが等しい形状である。ルーローの多角形とは、正奇数角形の定幅図形の形状である。定幅図形とは、転がしたときに高さが変化しない図形（重心の高さ変化は含まない）である。

本発明では、ハブの外周面およびスリーブの内周面のいずれか一方または双方を多角形状とするため、その態様としては以下の３通りとなる。
（１）ハブの外周面を多角形状とする。この場合、スリーブの内周面は円筒形状とされる。
（２）スリーブの内周面を多角形状とする。この場合、ハブの外周面は円筒形状とされる。
（３）ハブの外周面およびスリーブの内周面を共に多角形状とする。

上記（１）〜（３）のいずれの場合もハブの外周面または／およびスリーブの内周面はその軸方向全長に亙って多角形状とするのを原則とするが、軸方向一部のみを多角形状としてもそれなりの効果がある。軸方向一部のみを多角形状とする場合の例示としては、以下の態様がある。

すなわちハブの外周面を、その軸方向中央に位置するストレート部とその軸方向端部に位置するテーパー部との組み合わせとし、このうち前者のストレート部のみを多角形状とする。この場合、後者のテーパー部は先窄まりの円錐形状とされ、この円錐形状には、ゴム応力緩和および生産性向上の効果がある。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては以上説明したように、回転軸に取り付けるハブに対してダンパゴムおよびスリーブを介してダンパマスを連結するとともにダンパマスに対してカップリングゴムを介してプーリを連結すると云うゴム直列の基本構成のもと、ハブの外周面およびスリーブの内周面のいずれか一方または双方に多角形状が設けられているため、ダンパゴムが圧縮または引っ張りにて捩り方向に弾性変形することにより、ダンパゴムの捩り剛性が高くなる。したがって本発明所期の目的どおり、ダンパゴム付近の構造を軸方向に延長することなくダンパゴムの捩り剛性を高めることができ、もって高周波振動に対して共振作動する回転変動吸収ダンパを提供することができる。

また、ハブの外周面をストレート部とテーパー部との組み合わせとしてストレート部のみを多角形状とすることにより、テーパー部が先窄まりの緩斜面状の円錐形状として形成されるため、ゴム内部に発生する応力を緩和することができ、またダンパの生産性を向上することができる。

本発明の実施例に係る回転変動吸収ダンパの断面斜視図 同回転変動吸収ダンパを軸方向中央部にて裁断した状態の断面斜視図 同回転変動吸収ダンパに備えられるハブの断面斜視図 同ハブの全体斜視図 従来例に係る回転変動吸収ダンパの断面斜視図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、自動車エンジン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際に急激なトルク変動に伴うベルトスリップを防止するクランクプーリに関する。また本発明は、ベルトによるトルク伝達機構を有する各種の分野で用いられる。
（２）本発明では、ダンパゴムを円筒形から多角形に変更する（ダンパゴムに内外周を形造る金属製の部材を多角形化する）。
（３）ダンパゴムを多角形化し、捩り方向のダンパゴム剛性を高める。
（４）ダンパゴムは、各辺の長さが等しい３角以上の多角形状からなる。各辺は直線に限らず、ルーローの正奇数角形に代表される外径に向かって膨らんだ湾曲形状の多角形も含む。但し、ルーローの定幅図形とは無関係に製品上のダンパゴム許容空間の内外径寸法や、ダンパゴムに要求される捩り剛性に合わせて各辺の湾曲を適宜設定する。したがって本発明における多角形化とは、ダンパゴムを捩った際、ダンパゴムに、せん断、圧縮、引っ張りの３方向の変形が生じる幾何学形状とする。
（５）従来技術では、捩り方向の振動に対して円筒形ダンパゴムは全周せん断方向の挙動を示す。ゴムはせん断方向の挙動に対して最も柔らかくなるため、従来技術の円筒形ダンパゴムは捩り方向の挙動に対して剛性が低い（つまり高周波で共振するダイナミックダンパは製作が困難であり、軸方向への延長によるダンパゴムのボリュームアップが必要となる）。
（６）一方、本発明では、ダンパゴムを多角形化したことにより、捩り方向の挙動に対して夫々の角部で圧縮と引っ張りのゴム変形が作用する。ゴムは圧縮に対して最も硬くなることから、多角形化したダンパゴムの捩り方向剛性は高く、容易に高周波で共振するダイナミックダンパを製作できる。また、ダンパゴムの捩り剛性を容易に高めることから従来技術の円筒形ダンパゴムに対して軸方向の全長を短く設定でき、許容スペースの少ない４気筒エンジンなどへの採用が容易となる。
（７）ダンパゴムの捩り方向剛性増加に伴い、高周波で共振するトーショナルダンパが容易に製作できる。同様にダンパゴムの軸方向全長を短くできるため、製品を小型化でき４気筒等の小スペースエンジンへの適用が容易となる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１および図２は共に、本発明の実施例に係る回転変動吸収ダンパ１を示している。当該実施例に係る回転変動吸収ダンパ１は、回転軸（駆動軸（例えば自動車用エンジンのクランクシャフト）、図示せず）の捩り共振による振動を低減するダイナミックダンパとしての機能および回転軸から他の回転機器へトルクを伝達する際にトルク変動による振動伝達を低減するカップリングとしての機能を併有する回転変動吸収ダンパであって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、回転軸に取り付けられるハブ１１が設けられ、このハブ１１に対してダンパゴム１２およびスリーブ１３を介してダンパマス１４が連結されるとともにダンパマス１４に対してカップリングゴム１６を介してプーリ１７が連結され、一層詳細には、ハブ１１に対してダンパゴム１２を介してスリーブ１３が連結され、このスリーブ１３に対してダンパマス１４が嵌合され、このダンパマス１４に対して外周側スリーブ１５が嵌合され、この外周側スリーブ１５に対してカップリングゴム１６を介してプーリ１７が連結されている。したがってこれらの部品（ハブ１１、ダンパゴム１２、スリーブ１３、ダンパマス１４、外周側スリーブ１５、カップリングゴム１６およびプーリ１７）は直列に連結され、また両ゴム（ダンパゴム１２およびカップリングゴム１６）も互いに直列に連結されている。また、ダンパマス１４およびプーリ１７間にラジアルベアリング１８が介装され、同じくダンパマス１４およびプーリ１７間にスラストベアリング１９が介装されている。

また、ハブ１１の外周面およびスリーブ１３の内周面が共にそれぞれ円筒形状ではなく多角形状（多角面形状）２１，２４とされ、両面間に介在するダンパゴム１２の少なくとも一部を圧縮または引っ張りにて捩り方向に弾性変形させる構造とされている。

ハブ１１は、回転軸に取り付けられるボス部１１ａを有し、このボス部１１ａの軸方向一方（ダンパ正面側、図では左方）の端部に軸方向一方へ向けて比較的大径の筒状部１１ｂが一体成形されている。多角形状２１については後述する。

スリーブ１３は、円筒状を呈し、ハブ１１における筒状部１１ｂの外周側に配置されている。多角形状２４については後述する。

ダンパゴム１２は、同じく円筒状を呈し、ハブ１１における筒状部１１ｂおよびスリーブ１３間に配置され、その成形と同時にハブ１１における筒状部１１ｂの外周面およびスリーブ１３の内周面に被着（加硫接着）されている。したがってハブ１１、ダンパゴム１２およびスリーブ１３は一体の成形品として成形されている。尚、ダンパゴム１２はハブ１１における筒状部１１ｂおよびスリーブ１３間の径方向間隙に対して軸方向の一方から非接着で圧入する嵌合タイプのものであっても良い。

ダンパマス１４は、スリーブ１３の外周面に嵌合される筒状部１４ａを有し、この筒状部１４ａの軸方向一方の端部に径方向外方へ向けて径方向部１４ｂが一体成形され、この径方向部１４ｂの外周端部に軸方向一方へ向けて外周筒部１４ｃが一体成形されている。径方向部１４ｂはその一部にテーパー部１４ｄを有し、よってダンパマス１４は全体として断面略Ｓ字形を呈する部品として成形されている。

プーリ１７は、ダンパマス１４における外周筒部１４ｃの軸方向他方の側に配置されるプーリ本体部１７ａを有し、このプーリ本体部１７の軸方向一方の端部に軸方向一方へ向けて筒状部１７ｂが一体成形されている。この筒状部１７ｂはダンパマス１４における外周筒部１４ｃの外周側に配置され、この筒状部１７ｂおよび外周筒部１４ｃ間にラジアルベアリング１８が摺動可能に介装されている。また、プーリ本体部１７ａとダンパマス１４における径方向部１４ｂ間にスラストベアリング１９が摺動可能に介装されている。プーリ本体部１７ａの外周面にはトルク伝達用の無端ベルトを巻架するためのプーリ溝１７ｃが設けられている。

外周側スリーブ１５は、円筒状を呈し、ダンパマス１４における筒状部１４ａの外周面に嵌合されている。

カップリングゴム１６は、円環状を呈し、外周側スリーブ１５およびプーリ１７におけるプーリ本体部１７ａ間に配置され、その成形と同時に外周側スリーブ１５の外周面およびプーリ１７におけるプーリ本体部１７ａの内周面に被着（加硫接着）されている。したがって外周側スリーブ１５、カップリングゴム１６およびプーリ１７は一体の成形品として成形されている。

上記多角形状２１，２４は、以下のように構成されている。

すなわち、上記したようにハブ１１はボス部１１ａとともに筒状部１１ｂを有してこの筒状部１１ｂの外周側にダンパゴム１２が配置されるので、この筒状部１１ｂの外周面に多角形状２１が設けられている。ここに多角形状２１とは、筒状部１１ｂを軸方向の一方から見てその外周面（外郭線）が多角形とされていることを云い、すなわち筒状部１１ｂの外周面が多角柱の外周面形状とされていることを云う。多角形には上記したとおり、正多角形やルーローの多角形などが含まれる。

図３および図４に示すように、ハブ１１における筒状部１１ｂの外周面は、その軸方向中央に位置する環状のストレート部１１ｃとその軸方向両端にそれぞれ位置する環状のテーパー部１１ｄとの組み合わせとされ、このうち前者のストレート部１１ｃの外周面に多角形状２１が設けられている。図示する多角形状２１は曲面ではなく平面（ハブ１１ないし当該ダンパ１全体の中心軸線と平行な平面）２２を複数一定のピッチで円周方向に連続的に形成したものであって、当該実施例ではこの多角形状２１が十角形の形状とされているので、平面２２が３６０÷１０＝３６度ごとのピッチで十面連続して設けられている。一方、軸方向両端のテーパー部１１ｄはそれぞれ、その外径寸法が筒状部１１ｂの軸方向最先端部へ向け漸次縮小する先窄まりの円錐形状（円錐面形状）２３とされている。したがって多角形状２１と円錐形状２３との境界線は平面２１ごとに円弧形をなす稜線状とされている。

また、上記したようにスリーブ１３の内周側にダンパゴム１２が配置されるので、スリーブ１３の内周面に多角形状２４が設けられている。ここに多角形状２４とは、スリーブ１３を軸方向の一方から見てその内周面（内郭線）が多角形とされていることを云い、すなわちスリーブ１３の内周面が多角柱の外周面形状と同様の形状とされていることを云う。多角形には上記したとおり、正多角形やルーローの多角形などが含まれる。

このスリーブ１３の内周面において、図示する多角形状２４は同じく、曲面ではなく平面（ハブ１１ないし当該ダンパ１全体の中心軸線と平行な平面）を複数一定のピッチで円周方向に連続的に形成したものであって、当該実施例ではこの多角形状２４が十角形の形状とされているので、平面が３６０÷１０＝３６度ごとのピッチで十面連続して設けられている。尚、スリーブ１３の軸方向長さはハブ１１における筒状部１１ｂの軸方向長さと略等しく設定され、スリーブ１３の内周面はその軸方向全長に亙って多角形状２４とされている。

ハブ１１における筒状部１１ｂの外周面に設けられた多角形状２１とスリーブ１３の内周面に設けられた多角形状２４は円周上互いに対応して設けられている。したがってハブ１１における筒状部１１ｂの外周面に設けられた多角形状２１における平面２２同士間の境界線とスリーブ１３の内周面に設けられた多角形状２４における平面同士間の境界線は円周上同一位置に配置され、またハブ１１における筒状部１１ｂの外周面に設けられた多角形状２１における平面２２とスリーブ１３の内周面に設けられた多角形状２４における平面は互いに平行に配置されている。また、これに伴ってダンパゴム１２の径方向厚みは全周に亙って略一定とされている。

共に多角形状２１，２４とされるハブ１１における筒状部１１ｂの外周面およびスリーブ１３の内周面間に介在するダンパゴム１２については上記したとおり、その成形と同時にハブ１１における筒状部１１ｂの外周面およびスリーブ１３の内周面に被着されるので、このダンパゴム１２の内周面はハブ１１における筒状部１１ｂの外周面に対応した形状に成形され、ダンパゴム１２の外周面はスリーブ１３の内周面に対応した形状に成形される。但し、上記したようにダンパゴム１２を嵌合タイプとする場合は、ダンパゴム１２を円筒状に成形し、この円筒状に成形したダンパゴム１２を圧入するようにしても良い。

上記の各構成部品において、ハブ１１およびプーリ１７はそれぞれ鋳鉄よりなる部品として製作され、スリーブ１３、ダンパマス１４および外周側スリーブ１５はそれぞれ板金よりなる部品として製作されている。

上記構成の回転変動吸収ダンパ１は上記したように、回転軸の捩り共振による振動を低減するダイナミックダンパとして機能するとともに回転軸から他の回転機器へトルクを伝達する際にトルク変動による振動伝達を低減するカップリングとして機能するものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。

すなわち上記構成の回転変動吸収ダンパ１においては、回転軸に取り付けるハブ１１に対してダンパゴム１２を介してスリーブ１３が連結され、スリーブ１３に対してダンパマス１４が嵌合され、ダンパマス１４に対して外周側スリーブ１５が嵌合され、外周側スリーブ１５に対してカップリングゴム１６を介してプーリ１７が連結されると云うゴム直列の基本構成のもと、ハブ１１における筒状部１１ｂの外周面およびスリーブ１３の内周面にそれぞれ互いに対応する多角形状２１，２４が設けられているため、ハブ１１およびスリーブ１３が円周方向に変位したとき、ダンパゴム１２が圧縮または引っ張りにて円周方向（捩り方向）に弾性変形し、これによりダンパゴム１２がせん断にて円周方向に弾性変形する場合と比較してダンパゴム１２の捩り剛性が高く設定される。したがってダンパゴム１２付近の構造を軸方向に延長することなくダンパゴム１２の捩り剛性を高く設定することができ、よって高周波の振動に対し有効に共振作動する回転変動吸収ダンパ１を提供することができる。

また、ハブ１１における筒状部１１ｂの外周面をストレート部１１ｃおよびテーパー部１１ｄの組み合わせとしたうえでストレート部１１ｃを多角形状２１とするとともにテーパー部１１ｄを先窄まりの緩斜面状の円錐形状２３としたために、ダンパゴム１２の肉厚内に発生する応力を緩和することができ、ダンパ１の生産性を向上することができる。

１ 回転変動吸収ダンパ
１１ ハブ
１１ａ ボス部
１１ｂ，１４ａ，１７ｂ 筒状部
１１ｃ ストレート部
１１ｄ，１４ｄ テーパー部
１２ ダンパゴム
１３ スリーブ
１４ ダンパマス
１４ｂ 径方向部
１４ｃ 外周筒部
１５ 外周側スリーブ
１６ カップリングゴム
１７ プーリ
１７ａ プーリ本体部
１７ｃ プーリ溝
１８ ラジアルベアリング
１９ スラストベアリング
２１，２４ 多角形状
２２ 平面
２３ 円錐形状

Claims (3)

1. 回転軸に取り付けるハブに対してダンパゴムおよびスリーブを介してダンパマスを連結するとともに前記ダンパマスに対してカップリングゴムを介してプーリを連結してなるゴム直列構造の回転変動吸収ダンパであって、
   前記ハブの外周面および前記スリーブの内周面のいずれか一方または双方に、前記ダンパゴムを圧縮または引っ張りにて捩り方向に弾性変形させる多角形状を設けたことを特徴とする回転変動吸収ダンパ。
2. 請求項１記載の回転変動吸収ダンパにおいて、
   前記多角形状は、前記ハブの外周面または／および前記スリーブの内周面の軸方向一部に設けられていることを特徴とする回転変動吸収ダンパ。
3. 請求項１または２記載の回転変動吸収ダンパにおいて、
   前記ハブの外周面は、その軸方向中央に位置するストレート部と軸方向端部に位置するテーパー部との組み合わせよりなり、このうち前者のストレート部に前記多角形状が設けられ、後者のテーパー部には円錐形状が設けられていることを特徴とする回転変動吸収ダンパ。

Images