JP5944282B2

JP5944282B2 - 中空軸用ダイナミックダンパ

Info

Publication number: JP5944282B2
Application number: JP2012199384A
Authority: JP
Inventors: 田子　邦久; 邦久田子
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: JP2014055602A

Description

本発明は、例えば自動車のプロペラシャフト等、中空軸の内周空間に取り付けられて、この中空軸に発生する振動や騒音を抑制するダイナミックダンパに関する。

自動車のエンジンからトランスミッションを介して出力される駆動力を後輪に伝達するプロペラシャフトの内周空間に取り付けられて、このプロペラシャフトに発生する振動や騒音を抑制するダイナミックダンパの典型的な従来技術が、下記の特許文献１〜４に開示されている。

このうち特許文献１に開示されたダイナミックダンパは、図７に示すように、プロペラシャフト１００の内周に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弾性層１０４を介して圧入されるアウターリング１０１と、その内周に配置した金属製の質量体１０２との間に、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弾性体１０３を介在させ、この弾性体１０３に円周方向等間隔で形成した複数の弾性支持部１０３ａによって、アウターリング１０１に質量体１０２を弾性的に連結したものである。

また、特許文献２に開示されたダイナミックダンパは、図８に示すように、プロペラシャフト２００の内周に遊挿される金属製の質量体２０２の軸方向両側に、プロペラシャフト２００の内周面に嵌着される筒状の弾性体２０１を一体成形したものであって、弾性体２０１が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるため、ばね定数を低くして、低周波領域での優れた動的吸振特性を確保することができる。

また、特許文献３に開示されたダイナミックダンパは、図９に示すように、プロペラシャフト３００の内周に遊挿される金属製の質量体３０２の軸方向両側に、固定金具３０３の圧入によってプロペラシャフト３００の内周面に嵌着される筒状の弾性体３０１を一体成形したもので、図８に示すダイナミックダンパと同様、弾性体３０１が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるものである。

さらに、特許文献４に開示されたダイナミックダンパも同様であって、図１０に示すように、プロペラシャフト４００の内周に遊挿される金属製の質量体４０２の軸方向両側に、プロペラシャフト４００の内周面に嵌着される環状の弾性体４０１を一体成形したものであり、弾性体４０１が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるものである。

特開平９−５３６８６号公報特開２００７−１７７８３０号公報特開平５−１４９３８６号公報特開２００３−２９４０２５号公報

しかしながら、図７〜図１０（特許文献１〜４）のダイナミックダンパは、いずれもプロペラシャフトの内周面に対する所要の嵌合力や固有振動数を確保するため、弾性体がプロペラシャフトの内周面に圧入嵌着される構造となっており、このため、プロペラシャフトの内径寸法の変更に対して弾性体が追従できず、プロペラシャフトの内周面に対する嵌合力が大きく変化してしまうため、プロペラシャフトの内径寸法に合わせた弾性体の径寸法などの変更が必要になっていた。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、プロペラシャフトなどの中空軸の内周面に取り付けられるダイナミックダンパにおいて、中空軸の内径寸法の変更などに対する汎用性に優れたダイナミック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の発明に係る中空軸用ダイナミックダンパは、振動低減対象の中空軸の内周に遊挿される質量体と、この質量体の軸方向両側に結合されると共に前記中空軸の内周面に嵌着されるゴム状弾性材料からなる弾性体と、前記弾性体をその内周側から径方向へ向けて付勢するばねを備えるものである。なお、ここでいうゴム状弾性材料は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料のことである。

請求項１の構成を備える中空軸用ダイナミックダンパによれば、弾性体が質量体の軸方向両側に結合されると共に中空軸の内周面に嵌着されることによって、径方向に対して剪断ばねとなるので、径方向への自由度が高くなる。そしてこの弾性体は、その内周側に配置されたばねで径方向外側へ向けて付勢されることによって中空軸の内周面に対する所要の嵌合力が確保され、中空軸の内周面の径寸法の変更に対する弾性体の追随性がばねの付勢力によって補償される。

請求項２の発明に係る中空軸用ダイナミックダンパは、請求項１に記載された構成において、弾性体が円周方向複数に分割されたことを特徴とするものである。

請求項２の構成を備える中空軸用ダイナミックダンパによれば、弾性体が円周方向複数に分割されたことによってその径方向の自由度が大きくなるため、中空軸の内周面の径寸法の変更に対する弾性体の追随性が一層向上する。

本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパによれば、中空軸の内周面の径寸法の変更に対する弾性体の追随性がばねの付勢力によって向上し、中空軸の内周面に対する弾性体の嵌合力がばねの付勢力によって補償されるので、中空軸の内径寸法の変更に対する汎用性を向上させることができる。

本発明に係る中空軸用ダイナミック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装着状態の断面図である。本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパの好ましい実施の形態を示す斜視図である。本発明に係る中空軸用ダイナミック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。本発明で用いられるばねの一例を示す斜視図である。本発明で用いられるばねの他の例を示す斜視図である。本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパの好ましい実施の形態を異形のプロペラシャフトに装着した状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。従来の中空軸用ダイナミックダンパの一例を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。従来の中空軸用ダイナミックダンパの他の例を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。従来の中空軸用ダイナミックダンパの他の例を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。従来の中空軸用ダイナミックダンパの他の例を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。

以下、本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この実施の形態におけるダイナミックダンパ１は、自動車のプロペラシャフト２の内周面２ａに取り付けられるものである。なお、プロペラシャフト２は請求項１に記載された中空軸に相当する。

ダイナミックダンパ１は、振動低減対象のプロペラシャフト２の内周に遊挿される質量体１１と、この質量体１１に、その軸方向両側に位置してゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体成形された弾性体１２，１２と、各弾性体１２をその内周側から径方向外側へ向けて付勢するばね１３，１３を備える。

このうち、質量体１１は例えば金属製の比較的厚肉の円筒体からなるものであって、プロペラシャフト２の内周面２ａよりも小径に形成されている。

弾性体１２，１２は図２又は図３に示すようにそれぞれコレットチャックのような分割形状をなすものであって、すなわち、円錐台をＶ字凹部１２ａ及びその最深部から径方向かつ軸方向へ延びる溝１２ｂによって円周方向に分割した形状の、四つの弾性ブロック１２１からなり、円錐台の底面に相当する端面（円筒状の質量体１１の中心軸線に対して直交する面）が軸方向外側を向くように、質量体１１の軸方向両側に配置されると共に、各弾性ブロック１２１の根元部分が質量体１１の軸方向両端部に加硫接着されている。

各弾性体１２を構成する弾性ブロック１２１，１２１，・・・は、その根元部分が互いに円周方向へ連続している。

ばね１３は、例えば図４に示すように、金属管１３１を輪切りにしてそれを円周方向一カ所で切断したものや、図５に示すように、ワイヤ１３２をＣ字形に成形したワイヤスプリングなどが好適に用いられる。そして各弾性体１２の内周（弾性ブロック１２１の内周）は、円筒状の質量体１１の内周穴１１ａと同心の円形穴１２ｃとなっており、ばね１３は、この円形穴１２ｃ内に配置されると共に、弾性体１２における各弾性ブロック１２１の内周面と嵌合している。

なお、ばね１３は図示のものには限定されないが、径方向への付勢力を発生するものであって線形又はそれに近似するばね特性を有するものであることが好ましい。

弾性体１２の外径、言い換えれば各弾性ブロック１２１の外径部１２１ａは、質量体１１の外径より大径である。また、ばね１３の拡径変形力により径方向外側へ向けて付勢された各弾性ブロック１２１の外径部１２１ａは、プロペラシャフト２の内周面２ａに対して適当な締め代をもっており、すなわちプロペラシャフト２への装着前の状態では、このプロペラシャフト２の内周面２ａより適宜大径となっている。

ダイナミックダンパ１の径方向共振周波数は、質量体１１の質量と、弾性ブロック１２１の径方向剪断ばね定数によって、プロペラシャフト２に生じる径方向振動の振幅が最大となる周波数帯域に設定される。

以上のように構成されたダイナミックダンパ１は、図１に示すように、質量体１１の軸方向両側の弾性体１２，１２を、プロペラシャフト２の内周面２ａにおける所定の位置へ圧入嵌着することによって取り付けられる。

このとき、弾性体１２，１２は、プロペラシャフト２の内周面２ａへの圧入によって各弾性ブロック１２１が径方向内側へ撓む。このため、各弾性体１２の内周の円形穴１２ｃに弾性ブロック１２１の内周面と嵌合状態で配置されたばね１３が縮径変形を受けることによって、弾性体１２（弾性ブロック１２１）をプロペラシャフト２の内周面２ａに押し付ける付勢力を生じる。

ここで、例えばダイナミックダンパの固定力を、プロペラシャフトへの圧入による弾性体の圧縮反力にのみ依存する場合は、ゴム状弾性材料の圧縮反力は圧縮量に対して非線形的に変化するため、圧縮量が僅かに小さいだけでもプロペラシャフトの内周面に対する固定力が著しく減少し、逆に圧縮量が僅かに大きくなるだけでもプロペラシャフトの内周面に対する固定力が著しく増大し、しかも径方向共振周波数も大きく変化してしまう。

これに対し、図示の実施の形態によれば、弾性体１２は、それぞれ円周方向へ複数の弾性ブロック１２１に分割されたことによって径方向の自由度が大きく、しかも金属からなるばね１３は、径方向への撓み量に対して線形的なばね特性を有するため、プロペラシャフト２の内周面２ａに対する弾性体１２（弾性ブロック１２１）の嵌合力を有効に補償することができる。すなわち、プロペラシャフト１の内径寸法の変更に対して弾性体１２（弾性ブロック１２１）が追従して良好な嵌着状態を確保することができ、弾性体１２自体の圧縮量の変化によるダンパ特性の変化も軽減されるため、プロペラシャフト１の内径寸法の変更に対する汎用性が向上する。

しかも、弾性ブロック１２１の外径部１２１ａに、プロペラシャフト２の内周面２ａとの圧接によるヘタリを生じても、それによる嵌合力の低下がばね１３によって補償されるので、長期間にわたって安定した嵌合力を維持することができる。

また、図６に示すように、プロペラシャフト２が異形のもの、例えば大径部分２１と、その軸方向両側に小径部分２２が形成されたものであって、ダイナミックダンパ１を大径部分２１の内周面２１ａに装着したいような場合、従来構造のものでは、小径部分２２を通過させる際に弾性体の圧縮量が過大となって圧入抵抗が大きくなり、このため装着が困難であったが、本発明に係るダイナミックダンパ１によれば、径方向に対する弾性体１２（弾性ブロック１２１）の自由度が大きいので、プロペラシャフト２の小径部分２２の内周面２２ａを容易に通過することができ、小径部分２２を通過した後はばね１３の付勢力によって弾性ブロック１２１が拡径され、プロペラシャフト２の大径部分２１の内周面２１ａに対する十分な嵌合力を確保することができる。

１ダイナミックダンパ
２プロペラシャフト（中空軸）
１１質量体
１２弾性体
１２１弾性ブロック
１３ばね

Claims

振動低減対象の中空軸の内周に遊挿される質量体と、この質量体の軸方向両側に結合されると共に前記中空軸の内周面に嵌着されるゴム状弾性材料からなる弾性体と、前記弾性体をその内周側から径方向へ向けて付勢するばねを備えることを特徴とする中空軸用ダイナミックダンパ。
弾性体が円周方向複数に分割されたことを特徴とする請求項１に記載の中空軸用ダイナミックダンパ。