JPS6046291B2 - 捩り振動ダンパ−およびその組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関に使用される型式の捩り振動ダンパー
およびその組立装置に関する。

このようなダンパーは、自動車の内燃機関やトラックに
通常使用されるディーゼル機関に広く適用されている。
内燃機関のクランクシャフトは捩り振動を受ける。

このような振動は、数個のシリンダの中の可熱性ガスの
連続する爆発から起る。一方のシリンダが点火した後、
他方のシリンダの点火前に或る時間が経過する。従つて
、エンジンのクランクシャフトには回転力が円滑且つ連
続的に加えられない。シリンダの数が略無限に増えた場
合のみ、このような捩り振動が実質的に除去される。ク
ランクシャフトが例えば３０００ｒｐｍて回転して車輛
の車輪に動力を与えている間に、フライホィールとフロ
ントプーリとの間のクランクシャフトは、毎秒１５０〜
２５０サイクルの周波数で例えば１／４度の捩りの捩り
振動を受ける。或る場合には、クランクシャフトの捩り
振動の固有周波数は、特定な点火周波数あるいは該特定
周波数の調和周波数と一致し、その結果共振が起る。こ
のような作用はクランクシャフトにいく分かの歪を生ぜ
しめ、直接破損をもたらし、或は、終局的には、クラン
クシャフトの疲れ破損の原因になる。多年に亘つて、こ
の分野の技師はこの問題を認識し、このような捩り振動
を小さくするために色々の装置を構成している。

或る一般の形式の捩，り振動ダンパーは、クランクシャ
フトに直接或は間接的に連結させたハブによつて構成さ
れたものである。ハブはそのリムのまわりにエラストマ
ー要素を備え、一方エラストマー要素は最外方の環状部
材に連結されている。この最外方の環状部材，はしばし
ば慣性部材と呼ばれる。捩り振動の場合には、ハブは、
ハブがクランクシャフトに固く連結されているために、
クランクシャフトの位相と一致する振動を行なう。慣性
部材はエラストマーを介してハブに連結されているので
、ハブの振動と慣性部材のこれに相当する振動との間に
は位相遅れがある。この型式の振動ダンパーの場合には
、捩り振動のエネルギーの一部がエラストマー部材の熱
に変換され、これによつて消散される。熱は、エラスト
マー部材の中の内部摩擦即ち分子摩擦によつてエラスト
マー部材の中の内部摩擦既ち分子摩擦によつてエラスト
マー部材中に発生する。慣性部材とハブ部材との間の位
相差はエラストマーを押ばし、或は変形させ、かかる機
械的な変位は、保存特性および非保存特性に基く分子間
の力によつて抵抗を受ける。特定のエンジンにダンパー
を適用する場合において、単位体積当りに吸収されるエ
ネルギを最小し且つ又剪断応力を最フ小にするために、
できるだけ多くの剪断面積（金属とエラストマーとの間
の界面の面積）を与えるべく多量（体積）のエラストマ
ーを使用することがこの分野の技術において知られてい
る。しかしながら実際には、スペース上の制限があるた
め、・これらの値を小さくするべくダンパーの巾又は直
径を単純に大きくすることがさまたげられる。本発明に
よれば、所定のスペース限度内でこれらの望ましい特性
を発揮できる捩り振動ダンパーの設計を容易に行なうこ
とができる。本発明のダ・ンパーは又、半径方向および
軸線方向の大きな剛性を有するものである。本発明は更
に、ダンパーの各要素を組立てられた関係を保持するた
め、スウエージングのような金属変形を利用するための
望ましい組立て装置をも包含するものてある。以下本発
明の実施例を添付図面に基いて説明する。第１図に示す
ダンパーにおいて、参照番号１０はリング状すなわち環
状の外方慣性部材を示す。

参照番号１２は前記慣性部材１０に一体にかつ内方へ突
出して形成された、半径方向に延びる環状ウェブ（舌状
部材）を示す。該環状ウェブは慣性部材１０の軸線方向
中央部に形成されている。参照番号１４は第一のエラス
トマー環状体を示し、該環状体は最初は円盤すなわちワ
ッシャ状をなす部材であるが、取付けた場合にはここに
示すように略軸線方向に張り出した半径方向最外方部分
１６を有する。参照番号１８は第二のエラストマー環状
体を示し、これも最初は円盤状すなわちワッシャ状をな
す部材であるが、取付けた場合にはここに示すように略
軸線方向に張り出した半径方向最外方部分２０を有する
。参照番号２４は環状のハブを示し、該ハブ２４は上方
のフランジ部分２６と半径方向最内方のスリーブ部分２
８とを有する。スリーブ部分２８と、ハブの軸線方向に
延びる中間の環状面３１との間には半径方向に延びる環
状の肩部３０が延在する。参照番号３４は環状クランプ
リングを示し、該環状クランプリングは以下第二のハブ
又はハブ片とも呼ぶ。参照番号３６は環状クランプリン
グ３４の内周面に形成された連続環状溝を示し、該溝は
ハブ２４のスリーブ部分２８と一体に形成される半径方
向外方のスウエージ部分（Ｓｗａ？ＤｐＯｒｔｉＯｎ）
３８を受け入れるためのものである。該スウエージ部分
３８は、以下説明する方法及び装置によるスウエージン
グ加工により成形される。以上の構造から明らかなごと
く、慣性部材１０はそのウェブ１２がハブ２４とクラン
プリング３４との間で挟持され、ハブとクランプリング
の間での軸線方向運動が抑止される。

エラストマー環状体１４，１８はダンパーが組立てられ
た後の保持力により圧縮状態に維持されるからである。
特殊な用途において必要な場合には、エラストマー環状
体１４，１８の一方または双方とこれを挟持する面との
間を接着剤て固着することもある。また、エラストマー
環状体１４，１８はそれぞれ異なつた厚さ寸法にしたり
あるいは異なつた特性をもつようにすることもできる。
したがつて、例えば、一方のエラストマー環状体を、ト
ルクに対して大きな抵抗をもつものとし、他方を回転振
動を熱に変換し易いものにするといつた選択ができる。
前記慣性部材１０、ハブ２４及び環状クランプリング（
第二のハブ）３４は通常金属で作られるが、強化プラス
チック等の非金属材質で作ることもてきる。以下第２図
〜第Ｇ図を参照して、第１図の捩り振動ダンパの組立方
法及び組立装置について説明する。参照番号５０は中心
孔５１及び下面５２を有する環状カップを示す。

参照番号５６は中心の貫通孔を有する略環状構造の可動
アンビル要素を示す。該アンビルの半径方向最外方部分
には半径方向最外方へ延在する面５８が形成されている
。また、該アンビルの半径方向中間部分には面６０が形
成され、該面６０はテーパーを付した孔部６２に連なり
、該孔６２はさらに半径方向最内方の環状面６３へ連な
つている。参照番号７０は円筒状の中央スタットを示し
、該中央スタット７０はこれより幾分小さい直径の上方
部分７４と、下方部分すなわちベース部分７２とを有し
、該ベース部分７２は最大直径を有し且つ段が設けられ
ている。

皿ばね（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅｓｐｒｉｎｇ）８０がベ
ース部分７２とアンビル５６との間に介在し、これら２
つの部材を離すように押圧している。かようなばねは、
第７図の一部に詳細に示す如く、ある量の変形が達成さ
れた後およびばねがもはや変形しなくなる前の状態ては
、局部的ばね定数がほぼ零となるような周知のばね特性
を有するように選択される。アンビル５６は中央スタッ
ト７０に対して摺動自在であり、カップ５０も同様に摺
動自在である。第１図のねじり振動ダンパーの数個の要
素が第２図に示す装置内に図示の如く配置されている。
動作の説明の便宜上、外部から加えられた或る大きさの
力の影響の下でのカップ５０の変位を示す第２図〜第６
図における各々の目盛１と、皿ばね８０に対するアンビ
ル５６の変位を示す目盛２とに注意を向けられたい。こ
の際、ベース部分７２は固定、すなわち不動であるもの
と考える。力はカップ５０に対して下方向に加えられる
。

この力は油圧ラムまたは大きなりを加えることのできる
任意の他の装置から与えられる。第３図において、カッ
プ５０は、目盛１について第２図と比較すれば明らかな
如く、下方に動かされていることがわかる。この状態で
エラストマー環状体１４および１８が変形し始め、それ
らの各々の一部が半径方向外方に押圧され、２つのハブ
部分２４，３４と慣性部材１０の半径方向最内方部分と
・の間の空間に圧入され始めている。皿ばね８０および
アンビル５６は第２図および第３図に示す位置の間でほ
んのわすか動いている。第４図に示す状態では、エラス
トマー環状体１４および１８がほぼ完全に変形されてお
り、それぞれの半径方向最外方部分すなわち軸線方向延
長部分１６および２０の形成が見られる。ままた第４図
によれは、皿ばね８０にかなりの変形が生じていること
が明らかである。第５図の状態では、クランプリング（
第二のハブ）３４は、その上面部分３３がハブ２４の半
径方向に延びる環状肩部３０に当接しており、エラスト
マー部材１４および１８の所望の変形が完了している。
このようにハブ２４の肩部３０において２つの２４，３
４が機械的に接触するため、エラストマー部材１４，１
８がこれ以上圧縮されることが制限される。この状態に
おいては、２つのハブ２４および３４の間の相対的な軸
線方向の運動を引き続き起す恐れがある圧縮力をもはや
これ以上２つのハブ２４および３４に加えないようにす
ることが望ましい。特別な例では、エラストマー部材を
所望の最終組立体形状に圧縮するのに要する力は約１０
トンてある。２つのハブ２４および３４間の荷重が１０
トンを越えるときは、２つのハブの間の互いに接触する
肩部３０を変形し始める。

しかし、所望のスウエージングはまだ起つていない。第
５図の状態では皿ばねは、その荷重一変形曲線の特別な
点（ばね定数がほぼ零となる点）に達しており、従つて
、大きな付加的なりを加えることなくして皿ばねを更に
圧縮することができる。加圧源すなわち油圧ラムを引き
続き運動させ、第５図の状態から第６図の状態に移行さ
せるとき、ハブ２４のスリーブ部分２８の下端がスタッ
ト７０の環状肩部７６に強く当接されるのでスリーブ２
８の材質の一部が半径方向最外方に強圧され、クランプ
リング３４の溝３６の中に圧入される。

この溝３６中に変形され且つ圧入された部分が第１図に
おいて参照数字３８で示したスウエージ部分である。第
７図には、特殊な例として種々の荷重と第２図〜第６図
に示した要素のいくつかの撓み特性との関係を示す図が
示されている。

第２図の組立段階では、ダンパーの各要素は単に組立体
装置の中へ置かれているに過ぎす、いかなる種類の荷重
も受けていない。第３図の組立段階に達すると、ラ．ム
荷重は３トンであつて、皿はね８０は約０．０４インチ
（約１ＷｆＬ）撓んでいる。同様にエラストマー要素は
大体０．１６インチ（約４Ｔ１ｒ！ｎ）だけ軸線方向に
撓んでいる。第４図の組立段階に達すると、ラム荷重は
９トンであつて、皿ばねは大体０．１６インチ．（約４
ｗｒ！ｎ）撓んでおり、クランプリング３４の上面部３
３とハブ２４の肩部３０との間は今にも接触しそうな状
態にある。第５図の組立段階に達すると、１０トンの力
に対応した望ましいエラストマーの変形が生じており、
それ以上のエラストマー・変形はおこらない。同様に半
径方向に延在するクランプリングの上面部３３とハブ２
４の肩部３０との間は接触状態となり、スウエージング
が開始される。すなわちスリーブ２８の下端部がスタッ
ト７０の環状肩部７６と当接し始める。スウエージング
は、第５図に示された形状から第６図に示された形状ま
で継続して行なわれ、最終的なスウエージングは７５ト
ンのラム荷重でおこなわれる。第８図には本発明のダン
パーの他の実施例が示してあり、この実施例によれば、
スウエージングあるいは他の方法による金属変形を行な
つて２つのハブ部分を互いに保持する代りに、固定具を
使用して２つのハブを互に保持するようになつていａる
。第８図において参照番号２４０は、第１図に示した実
施例のハブ２４に類似するハブを示すものである。同様
にクランプリングすなわち第２のハブ３４０が示してあ
るが、該クランプリング３４０は第１図の実施例のクラ
ンプリング３４に、その構造および機能の点て類似する
ものである。リベット９０のような、円周方向に間隔を
へだてて配置された多数の固定具により両ハブ２４０お
よび３４０が互いに保持され一体のダンパー組立体を形
成している。第８図に示す実施例のダンパーを組立てる
場合にも、第２図〜第６図に示したカップ５０およびア
ンビル５６に類似するカップおよびアンビルが使用でき
ることが理解されよう。ラムおよびアンビルがダンパー
組立体を所定の程度まで圧縮した後で、リベット９０を
ハブ２４０および３４０の予め形成した孔に挿入して固
定すれば、これらのハブが互いに保持される。第９図〜
第１１図には本発明に従つて形成された他の実施例によ
る捩り振動ダンパーが示してある。第９図〜第１１図に
示すダンパーと第１図に示すダンパーとの基本的な相違
は、第１図のダンパーでは内方のハブ２４の一部分を、
クランプリング３４（第二のハブ）の環状溝３６内に半
径方向にスウエージングすることにより両ハブ２４およ
び３４を互に固定したが、第９図〜第１１図のダンパー
では内方のハブを外方に拡大させることによりクランプ
リング（第二のハブ）を締めつけることにより両ハブを
互に固定してることにある。第９図において参照番号１
０，１４および１８はそれぞれ慣性部材および２つのエ
ラストマー部材を示している。参照番号２４″は第１図
のハブ２４に類似するハブを示し、参照番号３『は第１
図のハブ３４に類似する第２のハブ部材すなわちクラン
プリングを示している。カップ５『の下面には図示のご
とく環状溝が設けてあり、該環状溝には傾斜した環状面
１００が包含されている。アンビル５６″はハブ２４″
を支持している。第９図の最初の段階から第１１図に示
された最終の組立体を成形する段階に至るまで、固定ア
ンビル５６″に対してカップ５『が押圧される。その結
果ハブ２４″のスリーブ部分２『の上端部がカップ５『
の傾斜環状面１００によつて押圧され、この上端部がク
ランプリング３４″の傾斜環状部３５に対して半径方向
外方に押圧される。第９図に示すカップ５『およびアン
ビル５６″は、第８図に示した実施例によるダンパーを
組立てる．のに使用することも可能である。第１図〜第
１１図に示したダンパーの実施例において、各々のエラ
ストマー環状体１４，１８は、夫々半径方向最内方部分
（特定の番号は付していない）と、半径方向最外方部分
１６，２０とから構成されているものとみなすことがで
きる。

各々の半径方向最外方部分は略軸線方向に延ひている。
エラストマー部材１４，１８は、慣性部材およびハブと
接触する面に対し垂直方向に圧縮されている。第１２図
は更に別の実施例を示すものである。

外方の慣性部材は参照番号１『で示され、該慣性部材１
『の半径方向最内方面の中央には参照番号１１で示され
た内側溝が設けてある。参照番号２４２は２つのハブの
うちの一方を示し、該ハブ２４″は第１図の実施例にお
ける参照番号３１と同様な棚部（１ｅｄｇｅ）すなわち
中間環状部３１″を有する。他方のハブは参照番号３４
″で示され、該ハブ３４２はクランプリングとして働く
。参照番号２７および２７″は、各々のハブ３４″およ
び２４″の半径方向最外方部分を示す。参照番号１５は
エラストマー要素を示し、該エラストマー要素は先に述
べたような方法で軸線方向に変形することができ、した
がつて２つのハブ２４″および３４″と溝１１との間の
空間を完全に充満させることができる。第１２図に示す
実施例に使用するエラストマの組立前の形状は矩形断面
を有する環状部材の形状をなし、それはハブ２４″およ
び３４″の間の距離よりも幾分大きな軸線方向の寸法を
有し、またハブ２４″の中間環状面３「と慣性部材１『
の半径方向最内方面との間の距離にほぼ等しい半径方向
の寸法を有する。ハブの半径方向最外方部分２７および
２７″が２つの機能を備えていることは明らかであろう
。すなわち第一の機能は、これら部分２７および２７″
がエラストマー部材の軸線方向に変形した部分の両端面
を極めて完全に近い状態て密封し閉鎖し、従がつて例え
ばエラストマーに有害なガスを含む環境でダンパーが使
用される場合であつてもエラストマー部材を保護する機
能である。第二の機能は、これら部分２７および２７″
は、エラストマー部材がダンノＳ−からはみ出るのを阻
止する機能である。また、第１２図に示すように２つの
ハブの半径方向最外方部分２７および２７″を尖つた形
状にする合ではなく、ダンパーの回転軸線に対し平行に
延びる外周面とすることもできることは明らかであろう
。第１２図に示した実施例のダンパーも、第２図〜第９
図に示したいずれかの組立装置によつて組立てることが
できる。組立の際、先に述べた実施例によるダンパーの
場合と同様に、エラストマーを軸線方向に圧縮すること
により、エラストマーが半径方向外側に押し出されるの
で、変形前の形状と変形後の形状とを比べてもエラスト
マーの内径はほとんど減少することがない。このことは
、第１２図に示すような単一のエラストマーを使用する
実施例と、２つのエラストマーを使用する他の実施例と
においても同様てある。以上のすべての実施例において
、半径方向外方に押し出されたエラストマーは２つのハ
ブによつて案内され、また慣性部材の一部と接触する。
第１２図に示す実施例においては、慣性部材の溝１１内
に延入したエラストマーにより慣性部材がハブに対して
軸線方向に移動する合のを阻止できることは明らかであ
ろう。また、本発明の２つのハブの形状を、特別の用途
に応じて設計する場合にその細部を変更し得ることは明
らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の捩り振動ダンパーの軸線方向断面図、
第２図は第１図のダンパーを組立てるための組立て装置
の軸線方向断面図でありかつ組立ての初期段階の状態を
示す図、第３図〜第６図は゛第２図と同じ断面図である
が組立ての各段階における状態をそれぞれ示す図、第７
図は第２図〜第６図の各組立て段階の状態におけるラム
荷重とエラストマーおよび皿ばねの変形量（撓み）との
関係を示す図表、第８図は第１図と同じ要領の他の実施
例に係わるダンパーを示す図、第９図〜第１１図は本発
明のさらに他の実施例に係わるダンパー及び組立て装置
を示す図、第１２図は第１図と同じ要領のさらに他の実
施例に係わるダンパーを示す図である。 １０・・・慣性部材、１２・・・環状ウェブ、１４・・
・第１のエラストマー環状体、１８・・・第２のエラス
トマー環状体、２４・・・環状ハブ、２６・・・ハブの
フランジ部、２８・・・ハブのスリーブ部分、３４・・
・環状クランプリング（第二のハブ）、３６・・・環状
溝、３８・・・スウエージ部分、５０・・・カップ、５
６・・・アンビル、７０・・・スタット、８０・・・皿
ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）環状の慣性部材１０と、 （ｂ）該慣性部材１０から半径方向内方に延びている環
   状の舌状部材１２と、（ｃ）１対のエラストマー環状体
   １４，１８であつて、各々が、半径方向に延びる内方部
   分と軸線方向に延びる外方部分１６，２０とを備えた１
   対のエラストマー環状体１４，１８と、（ｄ）２片から
   なる環状ハブ２４，３４とを有し、（ｅ）前記慣性部材
   １０の環状の舌状部材１２および前記エラストマー環状
   体１４，１８の半径方向に延びる内方部分は、前記２片
   からなる環状ハブ２４，３４の間で挾圧保持されており
   、（ｆ）前記エラストマー環状体１４，１８の軸線方向
   に延びる外方部分１６，２０は、前記環状の慣性部材１
   ０と前記２片からなる環状ハブ２４，３４との間で挾圧
   保持されていることを特徴とする捩り振動ダンパー。 ２ 変形されることにより互に保持される２片のハブに
   よつて挟持された１対のエラストマー要素によつて挟持
   された半径方向に延びるウェブを備えた外方の慣性部材
   を有する形式の捩り振動ダンパーを組み立てるための装
   置において、該組み立て装置が、 （ａ）スウエージング変形領域を形成するための環状の
   肩部を介して互に結合された異なる直径の少くとも２つ
   の部分を有するスタッドが一体に突出しているベースと
   、（ｂ）前記スタッドの少くとも一部分を受け入れるた
   めの貫通孔を有する環状のカップと、（ｃ）前記カップ
   とベースとの間に位置し、前記スタッドの少くとも一部
   分を受け入れるための貫通孔を有する環状のアンビルと
   、（ｄ）前記ベースと前記アンビルとに衝合し且つ前記
   アンビルを前記ベースから離すように押圧するための皿
   ばねと、から構成され、 （ｅ）前記形式の未完成ダンパーを前記カップとアンビ
   ルとの間にアンビルに向つてカップを移動させる時、そ
   の運動は前記皿ばねによつて抵抗を受けるようになつて
   おり、皿ばねの荷重−変形特性を示す曲線の平らな部分
   に至るまでカップを移動させて前記エラストマー要素を
   圧縮且つ変形する時に該エラストマー要素が所望の最大
   圧縮および最大変形を受けるようになつており、カップ
   を更に移動させた場合に前記ハブ部分の少くとも１つが
   変形するだけで前記エラストマー要素が更に変形するこ
   とが無いようにしたことを特徴とする捩り振動ダンパー
   を組み立てるための装置。