JP4798364B2 - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、自動車、農業機械、工機、小型船舶等におけるエンジン等の回転機器の駆動軸から、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。

自動車エンジンの駆動力の一部は、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エンジン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設けられる。そして、このようなトルク変動吸収ダンパとしては、従来、例えば特許文献１のようなものがある。
特開２００５−２９９９０９号公報

図２は、特許文献１と同様の構成を備える従来の技術によるトルク変動吸収ダンパを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図で、この図２における左側が車両のフロント側となる正面側、右側がエンジンが存在する背面側である。この種のトルク変動吸収ダンパは、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て一体に回転するハブ１００と、このハブ１００に取り付けられたダイナミックダンパ部１１０及びフレキシブルカップリング部１２０を備える。

ハブ１００は金属材料で製作されたものであって、クランクシャフトに固定されるボス部１０１と、その外周側へ延びる円盤部１０２と、この円盤部１０２の正面側に互いに同心的に形成された内周筒部１０３及びリム部１０４からなる。ダイナミックダンパ部１１０は、ハブ１００のリム部１０４と、その外周に配置した環状質量体１１２の間に、第一弾性体１１１を圧入した構造を有する。また、カップリング部１２０は、環状質量体１１２の外周にラジアルベアリング１２２を介して支持されたプーリ１２１と、このプーリ１２１からハブ１００の正面側へ向けて延在された内向きフランジ部１２１ａとハブ１００の内周筒部１０３の外周に圧入されたフランジ付きスリーブ１２３のフランジ部との間に介在されたスラストベアリング１２４と、前記フランジ付きスリーブ１２３の外周に圧入されたフランジ付きスリーブ１２５のフランジ部とその正面側にある前記プーリ１２１の内向きフランジ部１２１ａとの間に加硫接着された第二弾性体１２６とからなる。

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１００へ入力されたトルクを、フレキシブルカップリング部１２０において、第二弾性体１２６の捩り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１２１へ伝達し、第一弾性体１１１及び環状質量体１１２で構成されるダイナミックダンパ部１１０が、クランクシャフトの共振周波数域で捩り方向へ共振することによって、クランクシャフトの共振を吸収する制振機能を発揮するものである。

しかしながら、上記従来のトルク変動吸収ダンパは、第二弾性体１２６をハブ１００側に連結するためのフランジ付きスリーブ１２５のほかに、スラストベアリング１２４を正面から押し付けると共に第二弾性体１２６に軸方向の予圧縮を与えるためのフランジ付きスリーブ１２３が必要であるため、部品点数が多く、コスト高となっていた。

また、ハブ１００のリム部１０４がフランジ付きスリーブ１２３、１２５及び第二弾性体１２６よりも外周側にあって、すなわち鋳造品であるハブ１００の外径が大きいため、材料コストが高くなるばかりでなく、ハブ１００の重量も大きいものとなっていた。

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、その技術的課題とするところは、トルク変動吸収ダンパにおいて、機能の低下を来すことなく、部品数の減少かつ軽量化を図ることにある。

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の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、ハブの外周側に、フランジ付きスリーブ及びその外周に固定されたチャンネル部材からなる質量体が配置され、前記ハブと前記フランジ付きスリーブとの間に第一弾性体が接合され、前記チャンネル部材の外周にラジアルベアリングを介してプーリが支持され、このプーリから延在された内向きフランジ部とこれに軸方向に対向する前記フランジ付きスリーブの外向きフランジ部の間に第二弾性体が接合され、前記内向きフランジ部と、前記チャンネル部材に形成されて前記内向きフランジ部に前記第二弾性体と反対側から軸方向に対向する径方向部との間に、スラストベアリングが介在されたものである。

上記請求項１の構成によれば、質量体は、第一弾性体をばねとする共振系（ダイナミックダンパ）の慣性質量体としての機能と、第一弾性体を介してハブ側から伝達されたトルクを、第二弾性体を介してプーリ側へ伝達する機能と、プーリの内向きフランジ部との間でスラストベアリングを保持する機能と、ラジアルベアリングを介してプーリを支持する機能とを兼ねるものである。また、質量体の一部を構成するフランジ付きスリーブは、第二弾性体をハブ側に連結する機能と、第二弾性体に軸方向の予圧縮を与えると共にその反力によってプーリの内向きフランジ部をスラストベアリングに押し付ける機能を有し、質量体の他部を構成するチャンネル部材は、ラジアルベアリングを介してプーリを支持する機能と、第二弾性体に軸方向の予圧縮を与えると共にその反力によってプーリの内向きフランジ部から押し付けられるスラストベアリングを径方向部で受ける機能を有する。

また、ハブとフランジ付きスリーブの間への第一弾性体の接合と、フランジ付きスリーブとプーリの内向きフランジ部の間への第二弾性体の接合を、一度の成形工程で行うことができる。

請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、ダイナミックダンパの質量体のほかに、第二弾性体を介してトルクをプーリ側へ伝達する手段や、ベアリング保持手段を別途で設ける必要がないので、部品数を削減すると共に軽量化することが可能であり、しかも、ハブがそれ以外の全ての部品の内周側にあるため、ハブの外径を小さくして軽量化することができる。その結果、トルク変動吸収ダンパ全体の重量を軽減することができる。

しかも、質量体がフランジ付きスリーブとチャンネル部材を結合したものであるため、第二弾性体に軸方向の予圧縮を与え、この第二弾性体の反力によって、プーリの内向きフランジ部をチャンネル部材の径方向部に支持されたスラストベアリングに押し付けて軸方向に支持することができ、ハブとフランジ付きスリーブの間への第一弾性体の接合と、フランジ付きスリーブとプーリの内向きフランジ部の間への第二弾性体の接合を、一度の成形工程で行うことができる。

以下、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、本発明に係るトルク変動吸収ダンパの実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。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エンジンが存在する側のことである。

図１において、参照符号１は、自動車エンジン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、正面側へ延びる円筒状のリム部１１が形成されている。

ハブ１のリム部１１の外周には、フランジ付きスリーブ２１が配置されている。このフランジ付きスリーブ２１は、金属管又は金属板の塑性加工等によって製作されたものであって、円筒状のスリーブ部２１ａと、その背面側の端部から円錐面状に開いた外向きフランジ部２１ｂからなる。

フランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａの外周には、チャンネル部材２２が固定されている。このチャンネル部材２２は、金属板の塑性加工等によって製作されたものであって、フランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａの外周面に所要の締め代を持って圧入嵌着された円筒状の圧入筒部２２ａと、その正面側の端部から外周側へ延びる径方向部２２ｂと、更にその外周端部から背面側へ延びる円筒状の外周支持筒部２２ｃからなり、すなわち軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略コ字形を呈する。

ハブ１のリム部１１と、その外周に位置するフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａとの間には、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円筒状の第一弾性体３が加硫接着されている。

すなわち、フランジ付きスリーブ２１と、これに圧入固定されたチャンネル部材２２は、第一弾性体３をばねとする共振系の質量体２を構成するものである。言い換えれば、第一弾性体３と、フランジ付きスリーブ２１及びチャンネル部材２２からなる質量体２は、ダイナミックダンパ部ＤＤを構成しており、このダイナミックダンパ部ＤＤは、第一弾性体３の円周方向剪断ばね定数と、質量体２の円周方向慣性質量によって決まる円周方向共振周波数が、クランクシャフトの捩れ角が最大となる所定の周波数域、言い換えればクランクシャフトの捩り共振周波数と合致するように同調されている。

チャンネル部材２２の外周支持筒部２２ｃの外周には、ラジアルベアリング４を介してプーリ５が円周方向相対変位可能に同心支持されている。ラジアルベアリング４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る。

プーリ５は、金属板のプレス成形及び転造等によって製作されたものであって、外周面にはポリＶ溝５ａが形成されており、図示されていない無端ベルトが巻き掛けられるようになっている。そしてプーリ５の背面側の端部からは、チャンネル部材２２における外周支持筒部２２ｃの背面側から内周側へ向けて、中間筒部５１が延在されており、更にその正面側の端部から内周側へ向けて、内向きフランジ部５２が延在されている。すなわちプーリ５の内向きフランジ部５２は、断面略コ字形を呈するチャンネル部材２２の内側空間に挿入され、フランジ付きスリーブ２１の外向きフランジ部２１ｂと、チャンネル部材２２の径方向部２２ｂとの間の、径方向部２２ｂ寄りに位置している。

フランジ付きスリーブ２１の外向きフランジ部２１ｂは、プーリ５の内向きフランジ部５２にその背面側から軸方向に対向しており、この外向きフランジ部２１ｂと内向きフランジ部５２の間には、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円筒状の第二弾性体６が加硫接着されている。すなわち、プーリ５の内向きフランジ部５２は、フランジ付きスリーブ２１の外向きフランジ部２１ｂに、第二弾性体６を介して軸方向に連結されている。

チャンネル部材２２における径方向部２２ｂは、プーリ５の内向きフランジ部５２にその正面側から軸方向に対向しており、この径方向部２２ｂと内向きフランジ部５２の間には、スラストベアリング７が摺動可能に介在されている。スラストベアリング７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平ワッシャ状に成形されたものである。

図１に示されるトルク変動吸収ダンパの製作においては、図示されていない金型内に、ハブ１と、フランジ付きスリーブ２１と、プーリ５を同心的にセットし、型閉じによってハブ１のリム部１１とフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａとの間に画成された円筒状のキャビティと、フランジ付きスリーブ２１の外向きフランジ部２１ｂとプーリ５の内向きフランジ部５２との間に画成された円筒状のキャビティに、それぞれ未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、第一弾性体３及び第二弾性体６を、加硫成形と同時に加硫接着する。これによって、ハブ１と第一弾性体３とフランジ付きスリーブ２１と第二弾性体６とプーリ５からなる一体成形物が得られる。

次に、上述の成形工程によって得られた一体成形物におけるフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａの外周面に、チャンネル部材２２の圧入筒部２２ａを圧入する。このとき、予めラジアルベアリング４及びスラストベアリング７を、チャンネル部材２２側又はプーリ５側に保持しておくことによって、これらのベアリング４，７が各装着位置に介装される。

ここで、チャンネル部材２２の圧入過程では、その圧入筒部２２ａによってフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａが僅かに縮径変形を受けるので、ハブ１のリム部１１との間で第一弾性体３に径方向の予圧縮が与えられ、成形後の収縮による残留引張応力が解消される。また、チャンネル部材２２の圧入によって、その径方向部２２ｂが、スラストベアリング７及びプーリ５の内向きフランジ部５２を介して第二弾性体６を背面側へ押圧するので、フランジ付きスリーブ２１の外向きフランジ部２１ｂとの間で第二弾性体６に軸方向の予圧縮が与えられ、成形後の収縮による残留引張応力が解消される。

以上の構成を備えるトルク変動吸収ダンパは、ハブ１が、図示されていないエンジン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から第一弾性体３、フランジ付きスリーブ２１及び第二弾性体６を介してプーリ５へ伝達され、更に、プーリ５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。

エンジンの駆動に伴ってクランクシャフトに生じる周期的なトルク変動は、フランジ付きスリーブ２１の外向きフランジ部２１ｂとプーリ５の内向きフランジ部５２との間で、第二弾性体６が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、ベルトへの伝達トルクが平滑化される。また、フランジ付きスリーブ２１及びチャンネル部材２２からなる質量体２と第一弾性体３からなるダイナミックダンパ部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共振による捩れ角のピークを有効に低減することができる。

そして、トルク変動の入力によって、ハブ１とプーリ５に繰り返し円周方向相対変位を生じると、スラストベアリング７は、第二弾性体６の軸方向圧縮力によって、プーリ５の内向きフランジ部５２とチャンネル部材２２の径方向部２２ｂとの間で、適当な面圧で摺動され、ラジアルベアリング４も、ベルトの張力に由来する径方向荷重によって、プーリ５とチャンネル部材２２の外周支持筒部２２ｃとの間で、適当な面圧で摺動されるので、ここでも有効な摩擦減衰力が得られる。

図示の形態によるトルク変動吸収ダンパによれば、先に説明したとおり、フランジ付きスリーブ２１及びこれと互いに固定されたチャンネル部材２２は、第一弾性体３をばねとするダイナミックダンパＤＤの質量体２を構成するものである。そしてこのうち、フランジ付きスリーブ２１は、第二弾性体６を、第一弾性体３を介してハブ１に連結する機能と、チャンネル部材２２の径方向部２２ｂによる押圧力を受けて第二弾性体６に軸方向の予圧縮を与えると共に、その圧縮反力によって、プーリ５の内向きフランジ部５２をスラストベアリング７に押し付ける機能を有し、チャンネル部材２２は、ラジアルベアリング４を介してプーリ５を支持する機能と、第二弾性体６に軸方向の予圧縮を与えると共にその反力によってプーリ５の内向きフランジ部５２で押し付けられるスラストベアリング７を受ける機能を有する。

したがって従来のように、第二弾性体６をハブ１側に連結するためのフランジ付きスリーブと、スラストベアリング７を保持すると共に第二弾性体６に予圧縮を与えるためのフランジ付きスリーブを別々に設ける必要がなく、部品数を削減することができる。しかもこのため、従来は２回の圧入工程が必要であったのに対し、チャンネル部材２２の圧入工程だけで良く、圧入工程が削減される。

そして、ハブ１とフランジ付きスリーブ２１とプーリ５との間に、第一弾性体３及び第二弾性体６を、一回の成形工程で同時に加硫接着することができるので、第一弾性体３及び第二弾性体６を別々に成形する場合に比較して成形コストも低減される。

また、ハブ１がそれ以外の全ての部品の内周側にあるため、ハブ１の外径を小さくすることができ、その結果、鋳造品からなるハブ１の軽量化を実現することができる。しかも、フランジ付きスリーブ２１は、ダイナミックダンパ部ＤＤの質量体２の一部であるため、先に説明した図２のように、スラストベアリング１２４を支持するフランジ付きスリーブ１２３と環状質量体１１２を別にした場合に比較して部品数も減少して軽量になるため、上述のように、ハブ１の軽量化と相俟って、トルク変動吸収ダンパ全体の軽量化を図ることができる。

また、第二弾性体６とその内周側に位置するフランジ付きスリーブ２１のスリーブ部２１ａとの間に、チャンネル部材２２の圧入筒部２２ａを圧入するためのスペースが必要であるため、第二弾性体６を成形する際の型押さえ用のスペースＳを十分な大きさに確保することができる。

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、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 従来の技術によるトルク変動吸収ダンパを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。

符号の説明

１ ハブ
１１ リム部
２ 質量体
２１ フランジ付きスリーブ
２１ａ スリーブ部
２１ｂ 外向きフランジ部
２２ チャンネル部材
２２ａ 圧入筒部
２２ｂ 径方向部
２２ｃ 外周支持筒部
３ 第一弾性体
４ ラジアルベアリング
５ プーリ
５１ 中間筒部
５２ 内向きフランジ部
６ 第二弾性体
７ スラストベアリング

Claims (1)

1. ハブ（１）の外周側に、フランジ付きスリーブ（２１）及びそのスリーブ部（２１ａ）の外周に固定されたチャンネル部材（２２）からなる質量体（２）が配置され、前記ハブ（１）と前記フランジ付きスリーブ（２１）との間に第一弾性体（３）が接合され、前記チャンネル部材（２２）の外周にラジアルベアリング（４）を介してプーリ（５）が支持され、このプーリ（５）から延在された内向きフランジ部（５２）とこれに軸方向に対向する前記フランジ付きスリーブ（２１）の外向きフランジ部（２１ｂ）の間に第二弾性体（６）が接合され、前記内向きフランジ部（５２）と、前記チャンネル部材（２２）に形成されて前記内向きフランジ部（５２）に前記第二弾性体（６）と反対側から軸方向に対向する径方向部（２２ｂ）との間に、スラストベアリング（７）が介在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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