JP2004116640A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ１及びプーリ３１に対する第二弾性体３２の接着強度を高める。
【解決手段】ハブ１に第一弾性体２３を介して環状質量体２２を弾性的に連結した動的吸振部２と、ハブ１に第二弾性体３２を介してプーリ３１を弾性的に連結したカップリング部３とを備える。プーリ３１は、ハブ１の支持環１４に第一ベアリング４を介して円周方向相対変位可能に支持されており、第二弾性体３２は、第一弾性体２３より外周側に位置すると共に、ハブ１に設けたフランジ部１２と、プーリ３１の内周に設けられてフランジ部１２と略軸方向に対向する内向き鍔部３１ｂとの間を、軸方向に連結している。
【選択図】　図１

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。
【０００２】
【従来の技術】
車両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機に与えられるが、クランクシャフトは内燃機関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用いられる。
【０００３】
従来の技術によるこの種のトルク変動吸収ダンパとしては、例えば特許文献１に記載された駆動装置が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１５５２８０号（第１図）
【０００５】
すなわち、この装置は、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の外周に、第一弾性体（弾性要素１４）を介して環状質量体が連結され、前記ハブに、前記環状質量体に支持されたプーリから内周側へ延びる鍔部が、前記第一弾性体の内周側に位置する第二弾性体（弾性リング２４）を介して軸方向に連結された構造を有する。そして、第一弾性体（弾性要素１４）と環状質量体で構成される副振動系が、所定の周波数域において捩り方向へ共振することによる動的吸振効果によって、クランクシャフトの捩り振動を低減すると共に、クランクシャフトからハブへ入力された駆動トルクを、第二弾性体（弾性リング２４）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、プーリへ伝達するものである。
【０００６】
第二弾性体（弾性リング２４）は、ハブとプーリを軸方向に連結しているため、取付スペースの制約等によって、当該トルク変動吸収ダンパの径方向のサイズを大きく取れないような場合でも、連結方向への第二弾性体（弾性リング２４）の十分な肉厚を確保しあるいは、当該装置全体の小型化及び軽量化を図ることができる、といった点で、ハブとプーリを径方向に連結した場合に比較して有利な構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された従来のトルク変動吸収ダンパによれば、第二弾性体（弾性リング２４）が第一弾性体（弾性要素１４）の内周側に位置するため、その円周が小さく、したがってハブ及びプーリの鍔部に対する接着面積が小さく、大きなトルク変動が入力された時の捩り変形に対する強度を十分なものにすることが困難である。また、ハブ及び環状質量体とプーリとの間に介装されたベアリングの耐久性が、ダストの侵入によって低下するおそれが指摘される。
【０００８】
本発明は、上述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、ハブとプーリを連結する弾性体の接着強度を高め、また、ベアリングの耐久性を高めたトルク変動吸収ダンパを提供することにある。
【０００９】
【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、請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、ハブに第一弾性体を介して環状質量体を弾性的に連結した動的吸振部と、前記ハブに第二弾性体を介してプーリを弾性的に連結したカップリング部とを備え、前記第二弾性体が、前記第一弾性体より外周側に位置すると共に、前記ハブの外周部に設けた外向き鍔部と、前記プーリの内周に設けられて前記外向き鍔部と略軸方向に対向する内向き鍔部との間を連結してなるものである。
【００１０】
請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、請求項１に記載の構成において、プーリとハブとの間にベアリングが介装され、前記プーリとハブとの間の隙間における前記ベアリングの外側にダストシールが設けられる。
【００１１】
請求項３の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、請求項１に記載の構成において、プーリと環状質量体との間にベアリングが介装され、前記プーリと環状質量体との間の隙間における前記ベアリングの外側にダストシールが設けられる。
【００１２】
請求項４の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、請求項１又は２に記載の構成において、プーリが、ハブの外周に固定した支持環の外周に、ベアリングを介して支持される。
【００１３】
【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第一の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。なお、以下の説明で用いられる「正面側」とは、図１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１における右側、すなわち図示されていない内燃機関が存在する側のことである。
【００１４】
この図１に示されるように、本形態のトルク変動吸収ダンパは、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。
【００１５】
ハブ１は、ＦＣなどの金属材料で製作されたものであって、内周に、図示されていない内燃機関のクランクシャフトが挿通される軸孔１ａが開設されたボス部１１と、その正面側の端部から外周側へ延びるフランジ部１２と、このフランジ部１２の径方向中間部から正面側へ延びる内周筒部１３と、更にフランジ部１２の外周面に圧入嵌着されて正面側へ延びる円筒状の支持環１４とを有する。軸孔１ａの円周方向一部には、クランクシャフトとの回り止めのためのキー溝１ｂが形成され、ボス部１１の外周面には、クランクシャフトの軸封装置として装着されるオイルシール（不図示）に対する硬質の摺動面１１ａが、熱処理によって形成されている。
【００１６】
動的吸振部２は、ハブ１の内周筒部１３の外周面に圧入嵌着された金属製のスリーブ２１と、その外周側に同心的に配置された環状質量体２２と、この環状質量体２２と前記スリーブ２１との対向周面間に加硫接着されることによりハブ１と環状質量体２２とを弾性的に連結する第一弾性体２３からなり、その捩り方向固有振動数は、環状質量体２２の円周方向慣性質量と、第一弾性体２３の捩り方向剪断ばね定数によって、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。
【００１７】
動的吸振部２における環状質量体２２は、ＦＣなどの金属材料で製作されたものであって、内周面が第一弾性体２３と加硫接着された円筒部２２ａと、その正面側の端部から外周側へ展開する外向き鍔部２２ｂとを有し、すなわち軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなしている。
【００１８】
動的吸振部２における第一弾性体２３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ものであって、所定の金型内に、スリーブ２１と環状質量体２２とを同心的にセットして、スリーブ２１と環状質量体２２の円筒部２２ａとの間に形成された環状のキャビティ内に成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、環状に加硫成形されると同時に加硫接着されたものである。すなわち、動的吸振部２を構成するスリーブ２１、環状質量体２２及び第一弾性体２３は、互いに一体の成形体をなしており、成形後、スリーブ２１をハブ１の内周筒部１３の外周面に圧入嵌着することによって、このハブ１に組み込まれたものである。
【００１９】
カップリング部３は、ハブ１の支持環１４の外周に配置されたプーリ３１と、このプーリ３１をハブ１に弾性的に連結する第二弾性体３２とからなる。ハブ１の支持環１４とプーリ３１との間には、ＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料で成形された第一ベアリング４が介在され、プーリ３１は、この第一ベアリング４によって、ハブ１の支持環１４に円周方向相対変位可能に支持されている。また、ハブ１に設けた支持環１４によって、プーリ３１が、きわめて安定的に支持される。
【００２０】
カップリング部３におけるプーリ３１は、ＦＣなどの金属材料によって製作されたものであって、外周面にポリＶ溝３１ａが形成され、正面寄りの部分に、環状質量体２２における外向き鍔部２２ｂとハブ１における支持環１４の正面側の端部との間を通って内周側へ延びる内向き鍔部３１ｂを有する。環状質量体２２の外向き鍔部２２ｂとプーリ３１の内向き鍔部３１ｂとの間には、ＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料で成形された第二ベアリング５が介在され、プーリ３１は、この第二ベアリング５を介して、環状質量体２２の外向き鍔部２２ｂによって軸方向の挙動が規制されている。
【００２１】
カップリング部３における第二弾性体３２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ものであって、その一端が、ハブ１におけるフランジ部１２の正面外周部１２ａに一体的に加硫接着されており、他端が、前記正面外周部１２ａと軸方向に対向しているプーリ３１の内向き鍔部３１ｂに一体的に加硫接着されている。すなわち、この第二弾性体３２は、所定の金型内に、ハブ１とプーリ３１とを同心的にセットして、そのフランジ部１２と内向き鍔部３１ｂの間に形成された環状のキャビティ内に成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、環状に加硫成形されると同時にハブ１及びプーリ３１に加硫接着されたものである。
【００２２】
プーリ３１を、第一ベアリング４を介して支持している支持環１４は、上述のような方法によって、ハブ１のフランジ部１２とプーリ３１の内向き鍔部３１ｂとの間での第二弾性体３２の加硫成形・加硫接着を可能とするために、ボス部１１、フランジ部１２及び内周筒部１３からなるハブ１の本体部分とは別部材として製作され、その背面側の基部１４ａを、フランジ部１２の外周に嵌着等によって一体化したものである。
【００２３】
上述のように、ハブ１のフランジ部１２の外周部と、プーリ３１の内向き鍔部３１ｂの内周部は、軸方向に互いに対向しているため、第二弾性体３２は、両者間をほぼ軸方向に連結している。したがって、クランクシャフトからのトルク変動入力によって、ハブ１とプーリ３１が円周方向へ相対変位した場合、第二弾性体３２は、ハブ１のフランジ部１２とプーリ３１の内向き鍔部３１ｂとの間で、捩り方向の剪断変形を受けるものである。
【００２４】
第二弾性体３２は、所要の径方向肉厚を有することによって、トルクを伝達するのに必要な強度が確保されると共に、連結方向（軸方向）に所要の肉厚を有することによって、動的吸振部２における第一弾性体２３に比較して捩り方向ばね定数を十分に低くしてある。また、この第二弾性体３２は、捩り変形を受けた時の歪が、内周側と外周側とでほぼ均一となるように、ハブ１のフランジ部１２の正面外周部１２ａが、外周側ほど背面側へ後退したテーパ状に形成されることによって、外周側で軸方向肉厚が大きくなる形状となっている。更に、この第二弾性体３２は、第一弾性体２３及びその外周に加硫接着された環状質量体２２の円筒部２２ａよりも外周側に位置しているため、円周が比較的長く、したがって、ハブ１のフランジ部１２との接着面積及びプーリ３１の内向き鍔部３１ｂに対する接着面積は、従来に比較して大きいものとなっている。
【００２５】
一方、動的吸振部２は、第一弾性体２３がカップリング部３の第二弾性体３２よりも内周側に位置することによって、その円周は小さくなるが、スリーブ２１と、環状質量体２２の円筒部２２ａの軸方向寸法を適切に設定することによって、第一弾性体２３の所要の接着面積を確保することができる。また、この第一弾性体２３に連結された環状質量体２２の円筒部２２ａも、第二弾性体３２より小径となるが、環状質量体２２の慣性質量は、外向き鍔部２２ｂの形成によって確保され、したがって、十分な動的吸振効果を得ることができる。
【００２６】
ハブ１における支持環１４の正面側の端部には、正面側へ突出した係合突起１４ｂが円周方向等間隔で形成されており、それぞれプーリ３１における内向き鍔部３１ｂに開設されて軸心を中心とする円弧状に延びる係合孔３１ｃに、円周方向に対する所要のクリアランスをもって遊嵌されている。すなわち、この係合突起１４ｂは、係合孔３１ｃの円周方向端部と干渉することによって、ハブ１に対するプーリ３１の円周方向相対変位量を制限し、第二弾性体３２の過大な捩り変形を防止するものである。
【００２７】
以上の構成を具える本形態のトルク変動吸収ダンパは、ハブ１が内燃機関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トルクは、ハブ１から第二弾性体３２を介してプーリ３１へ伝達され、更に、プーリ３１のポリＶ溝３１ａ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。
【００２８】
プーリ３１には、ベルトの張力によって、軸心と垂直な方向の荷重が作用するが、このプーリ３１は、ハブ１における支持環１４の外周に、第一ベアリング４を介して支持されているため、プーリ３１の偏心が防止される。また、プーリ３１の軸方向の挙動は、このプーリ３１における内向き鍔部３１ｂが、第二弾性体３２の軸方向圧縮弾性によって、環状質量体２２における外向き鍔部２２ｂの背面に第二ベアリング５を介して押し付けられることによって規制され、しかもその反力として、第二弾性体３２に軸方向に適当な圧縮応力が加わっているので、第二弾性体３２は、耐久性に優れたものとなっている。
【００２９】
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、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における第二弾性体３２が低ばねで捩り方向へ剪断変形されることによって、熱エネルギに変換されるので、ベルトへの伝達トルクが平滑化される。一方、環状質量体２２及び第一弾性体２３で構成される動的吸振部２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捩れ角のピークを有効に低減することができる。
【００３０】
なお、第二弾性体３２とプーリ３１は、一種の振動系を構成しているが、この振動系は、動的吸振部２に比較して捩り方向共振領域が十分に低周波域にあるため、動的吸振部２の共振自体によって生じるトルク変動も、第二弾性体３２の柔軟な変形によって吸収され、プーリ３１には伝達されない。
【００３１】
大きなトルク変動の入力によって、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位量が所定の大きさに達すると、ハブ１の支持環１４に設けられた係合突起１４ｂと、プーリ３１の内向き鍔部３１ｂに開設された係合孔３１ｃが円周方向に干渉するので、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位が制限され、第二弾性体３２の過大な捩り変形が防止される。しかも、ハブ１のフランジ部１２及びプーリ３１の内向き鍔部３１ｂに対する第二弾性体３２の接着面積が、従来に比較して大きいものとなることから、第二弾性体３２の優れた耐久性が確保される。
【００３２】
また、何らかの原因によって、第二弾性体３２が万一破損しても、プーリ３１の内向き鍔部３１ｂが、ハブ１の支持環１４と、環状質量体２２の外向き鍔部２２ｂとの間に挟み込まれているため、プーリ３１の脱落が確実に防止される。しかも、係合突起１４ｂと係合孔３１ｃが円周方向に互いに係合すると共に、その係合状態が、上述のように、プーリ３１の内向き鍔部３１ｂが、ハブ１の支持環１４と、環状質量体２２の外向き鍔部２２ｂとの間に挟み込まれていることによって保持されるため、環状質量体２２からプーリ３１への駆動トルクの伝達は、第二弾性体３２が破損しても継続して行われ、補機へのトルク遮断による内燃機関の停止といった事態を回避することができる。
【００３３】
ところで、第一及び第二ベアリング４，５の摺動部にダストが介入すると、このベアリング４，５の耐久性が損なわれることになる。したがって、ハブ１における支持環１４とプーリ３１との間の隙間Ｇ１、及び環状質量体２２の外向き鍔部２２ｂとプーリ３１との間の隙間Ｇ２は、第一及び第二ベアリング４，５の摺動部へダストが侵入しにくくなるように、ラビリンス状に屈曲した断面形状となっている。
【００３４】
図２は、本発明に係るトルク変動吸収ダンパの第２の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図で、すなわちこの形態によるトルク変動吸収ダンパは、第一及び第二ベアリング４，５へのダストの侵入を確実に防止するために、第一及び第二ダストシール６，７を設けたものである。
【００３５】
詳しくは、第一ダストシール６は、ゴム状弾性材料で環状に成形されたものであって、プーリ３１とハブ１の支持環１４との間の隙間Ｇ１における第一ベアリング４の外側（背面側）に位置して、前記プーリ３１と支持環１４の対向面のうちいずれか一方に一体的に設けられ、他方の面と摺動可能に密接されている。第二ダストシール７も、同様に、ゴム状弾性材料で環状に成形されたものであって、プーリ３１の内向き鍔部３１ｂと環状質量体２２の外向き鍔部２２ｂとの間の隙間Ｇ２における第二ベアリング５の外側（外周側）に位置して、前記内向き鍔部３１ｂと外向き鍔部２２ｂの対向面のうちいずれか一方に一体的に設けられ、他方の面と摺動可能に密接されている。
【００３６】
その他の部分は、ハブ１が円筒状のボス部を有さず、軸孔１ａの周囲に円周方向所定間隔で開設した複数の取付孔１ｃに、それぞれ挿通する取付ボルト（不図示）によって、クランクシャフトの軸端に取り付けられるようになっていることや、ハブ１とプーリ３１の円周方向相対変位を制限するストッパ機構が、プーリ３１の内周面における背面側の端部に形成された係合凹部３１ｄと、ハブ１の支持環１４の外周面における背面側の端部に形成されて係合凹部３１ｄに遊嵌される係合突起１４ｃからなること以外、基本的には、先の図１に示される第一の形態と同様である。
【００３７】
したがって、この形態によるトルク変動吸収ダンパにおいても、ハブ１のフランジ部１２及びプーリ３１の内向き鍔部３１ｂに対する第二弾性体３２の接着面積が、従来に比較して大きいものとなって、第二弾性体３２の優れた耐久性が確保され、万一、第二弾性体３２が破損しても、プーリ３１の脱落が確実に防止されると共に、係合凹部３１ｄと係合突起１４ｂが円周方向に互いに係合することによって、環状質量体２２からプーリ３１への駆動トルクの伝達が補償されるといった効果が実現される。
【００３８】
また、第一及び第二ベアリング４，５が、外部から侵入しようとするダストから保護されているので、その耐久性が確保され、プーリ３１を安定的に支持することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、プーリをハブに弾性的に連結する第二弾性体が、ハブに環状質量体を弾性的に連結する第一弾性体の外周側に位置しているため、ハブ及びプーリに対する第二弾性体の接着面積を大きく取ることができ、その結果、第二弾性体の優れた耐久性が確保される。
【００４０】
請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、請求項１による効果に加え、プーリとハブとの間に介装されたベアリングが、ダストシールによって外部のダストから保護されるので、プーリを径方向に対して安定的に支持することができる。
【００４１】
請求項３の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、請求項１による効果に加え、プーリと環状質量体との間に介装されたベアリングが、ダストシールによって外部のダストから保護されるので、プーリを軸方向に対して安定的に支持することができる。
【００４２】
請求項４の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、ハブの外周に固定した支持環によって、プーリを、一層安定した状態に支持することができる。
【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実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図２】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１　ハブ
１１　ボス部
１２　フランジ部
１３　内周筒部
１４　支持環
１４ａ　基部
１４ｂ，１４ｃ　係合突起
２　動的吸振部
２１　スリーブ
２２　環状質量体
２２ａ　円筒部
２２ｂ　外向き鍔部
２３　第一弾性体
３　カップリング部
３１　プーリ
３１ａ　ポリＶ溝
３１ｂ　内向き鍔部
３１ｃ　係合孔
３２　第二弾性体
４　第一ベアリング
５　第二ベアリング
６　第一ダストシール
７　第二ダストシール

Claims (4)

1. ハブ（１）に第一弾性体（２３）を介して環状質量体（２２）を弾性的に連結した動的吸振部（２）と、前記ハブ（１）に第二弾性体（３２）を介してプーリ（３１）を弾性的に連結したカップリング部（３）とを備え、前記第二弾性体（３２）が、前記第一弾性体（２３）より外周側に位置すると共に、前記ハブ（１）に設けたフランジ部（１２）と、前記プーリ（３１）の内周に設けられて前記フランジ部（１２）と略軸方向に対向する内向き鍔部（３１ｂ）との間を連結してなることを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。
2. プーリ（３１）とハブ（１）との間にベアリング（４）が介装され、前記プーリ（３１）とハブ（１）との間の隙間（Ｇ１）における前記ベアリング（４）の外側にダストシール（６）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のトルク変動吸収ダンパ。
3. プーリ（３１）と環状質量体（２２）との間にベアリング（５）が介装され、前記プーリ（３１）と環状質量体（２２）との間の隙間（Ｇ２）における前記ベアリング（５）の外側にダストシール（７）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のトルク変動吸収ダンパ。
4. プーリ（３１）が、ハブ（１）の外周に固定した支持環（１４）の外周に、ベアリング（４）を介して支持されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク変動吸収ダンパ。

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