JP4032228B2 - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

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トルクを回転機器へ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】
自動車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吸気、圧縮、爆発（膨張）及び排気の各行程によるトルク変動を伴って回転されるので、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設けられる。
【０００３】
この種のトルク変動吸収ダンパの典型的な従来技術としては、例えば実用新案登録第２６０５６６２号に開示されたものがある。この従来技術によるトルク変動吸収ダンパ（デカップルド・ダンパープーリ）は、クランクシャフトの軸端に取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、ハブのリム部の外周にダンパゴムを介して環状質量体を取り付けた構造を有する。また、カップリング部は、ハブと、そのリム部にベアリングを介して相対回転可能に支持されたプーリとを、環状のカップリングゴムを介して連結した構造を有し、トルク変動の入力によるハブとプーリの相対的な捩り変位を、環状質量体に取り付けたストッパピンと、プーリに形成した長孔との係合によって制限するようになっている。
【０００４】
すなわち、このトルク変動吸収ダンパは、クランクシャフトからハブへ入力された内燃機関の駆動トルクを、カップリング部において、カップリングゴムの捩り方向剪断変形作用によって吸収しながらプーリへ伝達し、ダンパゴム及び環状質量体で構成される動的吸振部が、クランクシャフトの捩り振幅が大きくなる所定の振動数域において、このクランクシャフトの捩り振動と逆位相で共振することによって、捩り振動を低減する制振機能を発揮するものである。
【０００５】
【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、カップリングゴムが円周方向に連続した単純な環状をなすものであるため、ハブとプーリとの間でトルク変動が入力された時の捩り方向剪断ばね定数が比較的高く、言い換えれば剛性が大きい。したがって、トルク変動の入力に対するカップリングゴムの変形量が小さく、十分なトルク変動吸収性能が得られなかった。
【０００６】
また、過大なトルク変動の入力時には、環状質量体に取り付けたストッパピンと、プーリに形成した長孔との係合によって、ハブとプーリの捩り方向相対変位量が制限され、カップリングゴムの過大変形が防止されるが、この時、ストッパピンとプーリの長孔との接触音が発生する問題がある。しかも、ストッパピンとプーリの長孔との接触によりハブとプーリの捩り方向相対変位が制止された状態では、トルク変動吸収機能がなくなり、すなわちプーリの長孔との接触後のトルク変動増大分については、殆ど吸収することができないものであった。
【０００７】
本発明は、上記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、過大なトルク変動入力時のカップリングゴムの変形制限手段による接触音の発生を防止し、また、トルク変動吸収性能を向上させることにある。
【０００８】
【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、本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と、このハブに対して相対回転可能なプーリとの間がカップリングゴムを介して弾性的に連結されると共に、前記カップリングゴムに、円周方向所定間隔で複数の空隙部が設けられ、各空隙部が、それぞれ前記ハブ又は前記プーリに円周方向所定間隔で設けたストッパと円周方向に所定のクリアランスをもって遊嵌され、前記カップリングゴムは、前記ハブの径方向部及びその外周から延びるリム部と、前記プーリの径方向部及びその内周端部から延びて前記リム部の内周側で前記ハブの内周端部の取付筒部にベアリングを介して支持された被支持筒部とで囲まれると共に、前記ハブのリム部の内周面及び前記プーリの被支持筒部の外周面に一体的に接着されたものである。すなわち、カップリングゴムは、空隙部を有することによって円周方向のばね定数が低くなり、ストッパは、カップリングゴムとの接触によってハブとプーリの円周方向相対変位を制限するものである。
【０００９】
【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Ｏと直交する平面で切断して示す断面図、図２は、図１におけるII−Ｏ−II’線断面図である。なお、以下の説明で用いられる「正面側」とは、図２における左側のことであり、「背面側」とは、図２における右側の、内燃機関が存在する側のことであり、更に「円周方向」とは、軸心Ｏを中心とする円周の方向のことである。
【００１０】
図１及び図２に示されるように、本形態のトルク変動吸収ダンパは、自動車用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。
【００１１】
ハブ１は、金属板を打ち抜きプレス成形して製作されたものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図２に示される断面形状）が略コ字形の環状をなし、すなわちクランクシャフトに固定される取付筒部１ａと、その正面側の端部から外周側へ延びる径方向部１ｂと、この径方向部１ｂの外周から背面側へ延び取付筒部１ａと同心的に形成されたリム部１ｃからなる。
【００１２】
動的吸振部２は、ハブ１のリム部１ｃ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２１と、その外周側に同心的に配置された環状質量体２２と、スリーブ２１と環状質量体２２とを弾性的に連結するダンパゴム２３からなり、その捩り方向固有振動数は、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。
【００１３】
スリーブ２１は金属管の切断等によって製作されたものであり、環状質量体２２は、鋳造あるいは厚肉の金属管の切断等によって製作されたものであり、ダンパゴム２３は、スリーブ２１と環状質量体２２との対向周面間に、ゴム状弾性材料で一体的に加硫成形及び加硫接着されたものである。すなわち、動的吸振部２は、スリーブ２１及び環状質量体２２とダンパゴム２３との加硫成形体としたうえで、スリーブ２１をハブ１のリム部１ｃの外周面に圧入することによりハブ１に取り付けられたものである。
【００１４】
カップリング部３は、プーリ３１と、このプーリ３１とハブ１とを弾性的に連結するカップリングゴム３２と、プーリ３１をハブ1に対して同心的に保持するベアリング３３からなる。
【００１５】
プーリ３１は、金属板を打ち抜きプレス成形して製作されたものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図２に示される断面形状）が略コ字形の環状をなし、すなわち環状質量体２２の外周側を包囲するように延びて外周面にポリＶ溝３１ｂが形成されたプーリ本体３１ａと、その背面側の端部から内周側へ延びる径方向部３１ｃと、この径方向部３１ｃの内周端部から正面側へ延びてハブ１の取付筒部１ａの外周に挿入される被支持筒部３１ｄとを有する。
【００１６】
カップリングゴム３２は、プーリ３１における被支持筒部３１ｄの外周面に成形と同時に一体的に加硫接着されると共に、ハブ１におけるリム部１ｃの内周面に、接着剤によって接着一体化されたものである。また、このカップリングゴム３２は、トルクを伝達するのに必要な強度を有するものであると共に、図１に示されるように、軸心Ｏを中心とする円周方向に対して９０°間隔で配置され、カップリングゴム３２，３２，…間には、それぞれ空隙部４が形成されている。そしてこのような円周方向断続形状とすることによって、円周方向に対する剪断ばね定数を十分に低く設定してある。
【００１７】
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円筒状に成形されたものであって、ハブ１における取付筒部１ａの外周面と、プーリ３１における被支持筒部３１ｄの内周面との間に介在され、ハブ１とプーリ３１とを相対回転可能に互いに同心支持している。
【００１８】
カップリング部３におけるカップリングゴム３２，３２，…間の空隙部４，４，…には、それぞれ棒状のストッパ５が配置され、このストッパ５の一端は、それぞれ例えばピン又はネジなどの適当な固定手段５ａによって、ハブ１の径方向部１ｂに固定されている。また、空隙部４はストッパ５よりも大きく、各ストッパ５とその円周方向両側の各カップリングゴム３２と間に、空隙部４による所定のクリアランス４ａが存在する。
【００１９】
クリアランス４ａの大きさは、カップリングゴム３２，３２，…の強度から許容されるハブ１とプーリ３１との円周方向相対変位量の最大値を考慮して、適切に設定されており、トルク変動が入力されていない状態では、各ストッパ５の両側で互いに等しい大きさである。したがって、各ストッパ５は、ハブ１とプーリ３１との円周方向相対変位量が所定の大きさに達した時点で各カップリングゴム３２と互いに接触し、プーリ３１との円周方向相対変位を制限し、カップリングゴム３２の過大な捩り変形を防止するようになっている。
【００２０】
本形態のトルク変動吸収ダンパの組立においては、まず、スリーブ２１と環状質量体２２との対向周面間に、ダンパゴム２３をゴム状弾性材料で一体的に加硫成形・加硫接着する一方、プーリ３１の被支持筒部３１ｄの外周面にカップリングゴム３２をゴム状弾性材料で一体的に加硫成形・加硫接着し、また、ハブ１の取付筒部１ａの外周面にベアリング３３を外挿すると共に、このハブ１の径方向部１ｂにストッパ５を取り付ける。そして、スリーブ２１及び環状質量体２２とダンパゴム２３との加硫成形体である動的吸振部２を、そのスリーブ２１をハブ１のリム部１ｃの外周面に圧入することによりハブ１に取り付け、かつ予め各カップリングゴム３２の外周端部及び／又はハブ１のリム部１ｃの内周面に接着剤を塗布して、カップリングゴム３２，３２，…間の各空隙部４と各ストッパ５とを互いに位置合わせしながら、プーリ３１の被支持筒部３１ｄ及びこれと一体のカップリングゴム３２，３２，…を、ハブ１のリム部１ｃとベアリング３３の間に挿入する。
【００２１】
動的吸振部２におけるスリーブ２１とハブ１のリム部１ｃとの間には、適当な締め代が設定されているので、その互いの圧入過程で、ダンパゴム２３が径方向へ僅かに圧縮され、これによって、スリーブ２１と環状質量体２２との間でダンパゴム２３に成形後の収縮により生じる径方向の引張応力が有効に解消又は低減される。また、カップリングゴム３２と、ハブ１のリム部１ｃとの間にも適当な締め代を設定することができる。
【００２２】
本形態によるトルク変動吸収ダンパは、ハブ１を内燃機関のクランクシャフトの軸端に外挿して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のリム部１ｃから、カップリングゴム３２を介してプーリ３１へ伝達される。プーリ３１のプーリ本体３１ａの外周面に形成されたポリＶ溝３１ｂには、補器の回転軸に駆動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。
【００２３】
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、この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におけるカップリングゴム３２の剪断変形動作によって有効に吸収されるので、Ｖベルトへの伝達トルクが平滑化される。また、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は、動的吸振部２における環状質量体２２及びダンパゴム２３からなる副振動系が円周方向に共振し、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。
【００２４】
カップリングゴム３２は、円周方向に断続した形状となっているので、従来のように円周方向に連続したものに比較して、円周方向の剪断ばね定数が十分に低いものとなっている。このため、トルク変動の入力に対して大きく剪断変形し、内部摩擦による熱エネルギとして変換することによる優れたトルク変動吸収機能を発揮する。
【００２５】
トルク変動の入力によって、ハブ１とプーリ３１は、ベアリング３３との摺動及びカップリングゴム３２の変形を伴いながら円周方向に相対変位し、その変位量（振幅）は、トルク変動幅に応じて増大する。また、カップリングゴム３２とプーリ３１で構成される振動系は、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、低速回転域において共振することによっても、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位量が増大する。そして、その片振幅が各カップリングゴム３２と各ストッパ５の円周方向クリアランス４ａの大きさに達すると、ストッパ５とカップリングゴム３２が接触することによって、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位が制限されるので、カップリングゴム３２が過大な捩り変形を受けるのを防止することができる。
【００２６】
ストッパ５はカップリングゴム３２と接触するため、耳障りな接触音を生じることがない。しかも、カップリングゴム３２は、ストッパ５との接触時にその接触部において変形を受けるので、ストッパ５とカップリングゴム３２が接触した後も、ある程度のトルク変動によるハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位が許容される。このため、ストッパ５とカップリングゴム３２との接触によって、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位が緩衝的に制止される。
【００２７】
また、プーリ３１は、その径方向部３１ｃがカップリングゴム３２及び動的吸振部２の全体を背面側から被う形状であるため、背面側に存在する内燃機関からカップリングゴム３２及びダンパゴム２３への輻射熱が有効に遮断される。したがって、熱によるカップリングゴム３２及びダンパゴム２３の劣化を防止して、長期間にわたって優れた性能を発揮することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、ストッパ５は、図示の形態ではハブ１に取り付けたが、これをプーリ３１に取り付けても本発明の目的は実現することができ、ストッパ５とカップリングゴム３２（空隙部４）の数や大きさも、使用条件に応じて任意に設定されるものである。また、また、上述した実施の形態では、トルクがハブ１からプーリ３１へ伝達されるものとして説明したが、本発明は、外部からベルトを介してプーリ３１へ入力される駆動トルクを、ハブ１を介して回転軸に伝達する場合のトルク変動吸収手段としても適用可能である。
【００２９】
また、図示の形態では、空隙部４は、円周方向に断続して形成したカップリングゴム３２，３２，…間に形成したが、カップリングゴム３２を円周方向に連続した形状とし、空隙部４を、カップリングゴム３２に穴状（窓状）又は非貫通のめくら穴状に形成したものとすることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、カップリングゴムが空隙部を有するため、円周方向のばね定数を低くして優れたトルク変動吸収性能を得ることができる。
【００３１】
また、ハブとプーリの円周方向相対変位量の増大によるカップリングゴムの変形量の増大は、カップリングゴムとその空隙部に配置したストッパとの接触によって制限されるので、耳障りな接触音を生じることがなく、しかもストッパとの接触によるカップリングゴムの変形によって、ストッパとカップリングゴムの接触後も、トルク変動吸収動作が行われると共に、ハブとプーリの円周方向相対変位を緩衝的に制止することができる。
【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Ｏと直交する平面で切断して示す断面図である。
【図２】図１におけるII−Ｏ−II’線断面図である。
【符号の説明】
１ ハブ
１ａ 取付筒部
１ｂ 径方向部
１ｃ リム部
２ 動的吸振部
２１ スリーブ
２２ 環状質量体
２３ ダンパゴム
３ カップリング部
３１ プーリ
３１ａ プーリ本体
３１ｂ ポリＶ溝
３１ｃ 径方向部
３１ｄ 被支持筒部
３２ カップリングゴム
３３ ベアリング
４ 空隙部
４ａ クリアランス
５ ストッパ
５ａ 固定手段

Claims (1)

1. 回転軸に取り付けられるハブ（１）と、このハブ（１）に対して相対回転可能なプーリ（３１）との間がカップリングゴム（３２）を介して弾性的に連結されると共に、前記カップリングゴム（３２）に、円周方向所定間隔で複数の空隙部（４）を設けられ、各空隙部（４）が、それぞれ前記ハブ（１）又は前記プーリ（３１）に円周方向所定間隔で設けたストッパ（５）と円周方向に所定のクリアランス（４ａ）をもって遊嵌され、前記カップリングゴム（３２）は、前記ハブ（１）の径方向部（１ｂ）及びその外周から延びるリム部（１ｃ）と、前記プーリ（３１）の径方向部（３１ｃ）及びその内周端部から延びて前記リム部（１ｃ）の内周側で前記ハブ（１）の内周端部の取付筒部（１ａ）にベアリング（３３）を介して支持された被支持筒部（３１ｄ）とで囲まれると共に、前記ハブ（１）のリム部（１ｃ）の内周面及び前記プーリ（３１）の被支持筒部（３１ｄ）の外周面に一体的に接着されたものであることを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。

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