JP2004162768A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、第二弾性体３２の捩り方向ばね定数を十分に低くしたトルク変動吸収ダンパを提供する。
【解決手段】動的吸振部２の第一弾性体２２及びカップリング部３の第二弾性体３２が、ハブ１に取り付けられた中間リング４に接着されているため、動的吸振部２及びカップリング部３を、中間リング４を介して連続した一つの成形体として製作することができる。また、第二弾性体３２が、円周方向複数のすぐり部３２ａを有することによって、径方向肉厚を増大することなく低ばね定数とすることができ、すぐり部３２ａによって放熱面積を増大させることができる。
【選択図】 図３

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に記載されたものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０８１３４（第１図）
【０００５】
この特許文献１に記載されたトルク変動吸収ダンパは、ハブの外周にベアリングを介してプーリが同心的かつ円周方向相対変位可能に配置され、前記ハブに固定された内周スリー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、前記内周スリーブと、前記プーリに圧入された外周スリーブとを第二弾性体を介して弾性的に連結したカップリング部とを具える。そして、第一弾性体と環状質量体で構成される動的吸振部が、所定の振動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】
【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、プーリが第二弾性体の外周に接着された外周スリーブを圧入することによって第二弾性体と連結されているため、部品点数が多いばかりでなく、ハブへの内周スリーブの圧入と、プーリへの外周スリーブの圧入を行わなければならず、コストが高くなる問題があった。
【０００７】
また、カップリング部の第二弾性体は、ハブとプーリを径方向に連結した構造となっているが、プーリの径方向寸法は制約されているため、第二弾性体の径方向肉厚を大きくすることによって第二弾性体の捩り方向ばね定数を十分に低くすることが困難であった。
【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、部品点数が少なく、第二弾性体の捩り方向ばね定数を十分に低くし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、前記ハブにベアリングを介して円周方向相対変位可能に支持したプーリを前記ハブに第二弾性体を介して弾性的に連結したカップリング部とを備え、前記第一弾性体及び第二弾性体が、前記ハブに取り付けられた中間リングに接着されたものである。
【００１０】
また、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に記載された構成において、カップリング部の第二弾性体に、円周方向所定間隔で複数のすぐり部が形成されたものである。
【００１１】
【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、図２は、図１のトルク変動吸収ダンパを分解して軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。なお、この形態の説明において用いられる「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。
【００１２】
図１に示されるように、第一の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。
【００１３】
ハブ１は、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展開した円盤部１２と、その内周寄りの位置から正面側へ突出した内筒部１３と、円盤部１２の外周に沿って正面側へ突出したリム部１４からなり、ＦＣあるいはアルミなどの金属材料で製作されたものである。
【００１４】
ハブ１の内筒部１３には、中間リング４が取り付けられている。詳しくは、この中間リング４は、鋼板等の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、前記内筒部１３の内周面に所要の締め代をもって圧入嵌着されたスリーブ部４１と、前記内筒部１３の先端の正面側から外周へ円盤状に展開したフランジ部４２からなる。
【００１５】
動的吸振部２は、ハブ１における円盤部１２の正面側かつ内筒部１３の内周側空間に配置されＦＣなど比重の大きい金属材料で製作された環状質量体２１と、この環状質量体２１と前記内筒部１３に圧入嵌着された中間リング４のスリーブ部４１との径方向対向面間にゴム状弾性材料で加硫成形されると共に加硫接着された第一弾性体２２とからなる。すなわち動的吸振部２は、環状質量体２１が、第一弾性体２２によって、スリーブ部４１を介してハブ１の内筒部１３に弾性的に連結されたものであり、この動的吸振部２の捩り方向固有振動数は、環状質量体２１の円周方向慣性質量と、第一弾性体２２の捩り方向剪断ばね定数によって、例えば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。
【００１６】
カップリング部３は、ハブ１にベアリング５を介して円周方向相対変位可能に支持されたプーリ３１と、このプーリ３１をハブ１に弾性的に連結している第二弾性体３２とからなる。
【００１７】
カップリング部３におけるプーリ３１は、鋼板などの金属板の打ち抜きプレス成形によって製作されたものであって、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段差部３１ｃと、その内周端部から背面側へ延びる被支持筒部３１ｄと、更にその背面側の端部から内周側へ延びる内向きフランジ部３１ｅと、この内向きフランジ部３１ｅの内周端部に円周方向等間隔で形成され背面側へ屈曲突出した複数の係合突起３１ｆとを有する。ハブ１の円盤部１２には、その軸心を中心とする円弧状に延びる複数の係合孔１２ａが開設されており、プーリ３１の係合突起３１ｆは、それぞれこの係合孔１２ａに、円周方向所定のクリアランスをもって遊嵌されている。
【００１８】
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で加硫成形されたものであって、その正面側の端部が中間リング４のフランジ部４２に一体的に加硫接着されており、背面側の端部が、前記フランジ部４２と軸方向に対向したプーリ３１の内向きフランジ部３１ｅに一体的に加硫接着されている。すなわちカップリング部３は、プーリ３１を、第二弾性体３２によって、中間リング４を介してハブ１の内筒部１３に弾性的に連結した構造となっている。そして、前記第二弾性体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、中間リング４のフランジ部４２及びプーリ３１の内向きフランジ部３１ｅとの連結方向（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２２に比較して捩り方向ばね定数を十分に低くしてある。
【００１９】
プーリ３１における径方向段差部３１ｃは、ハブ１におけるリム部１４の正面側に位置しており、被支持筒部３１ｄは、前記リム部１４の内周側に位置している。ベアリング５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ものであって、前記径方向段差部３１ｃとハブ１におけるリム部１４の先端との間に介在されたスラスト受け部５１と、前記被支持筒部３１ｄと前記リム部１４との間に介在された筒状本体部５２とからなる断面Ｌ字形に形成されている。すなわち、このベアリング５は、スラスト受け部５１において、ハブ１とプーリ３１の相対的な軸方向の挙動を規制し、筒状本体部５２において、ハブ１とプーリ３１の相対的な偏心を規制した状態で、ハブ１に対してプーリ３１を円周方向相対変位可能に支持している。
【００２０】
上述のように、動的吸振部２における第一弾性体２２は中間リング４のスリーブ部４１に加硫接着され、カップリング部３における第二弾性体３２は、同じ中間リング４のフランジ部４２に加硫接着されていることから、動的吸振部２及びカップリング部３は、図２に示されるように、中間リング４を介して一体の加硫成形体Ａを構成している。すなわち、この加硫成形体Ａは、所定の金型内に、中間リング４と、環状質量体２１及びプーリ３１を同心的にセットして、中間リング４のスリーブ部４１と環状質量体２１との径方向対向面間に画成された環状のキャビティ内、及び中間リング４のフランジ部４２とプーリ３１の内向きフランジ部３１ｅとの軸方向対向面間に画成された環状のキャビティ内に、それぞれ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、第一弾性体２２及び第二弾性体３２を加硫成形と同時に加硫接着したものである。
【００２１】
したがって、以上の構成を具える第一の形態のトルク変動吸収ダンパは、動的吸振部２及びカップリング部３が、一つの加硫成形体Ａとして同時成形されたものであるため、成形工程が一回で済み、しかも図２に示されるように、ハブ１と、ベアリング５と、加硫成形体Ａとを、互いに同心的に配置して、係合突起３１ｆと係合孔１２ａの位相を合わせながら、加硫成形体Ａにおける中間リング４のスリーブ部４１を、ハブ１の内筒部１３に圧入すると共に、プーリ３１の径方向段差部３１ｃ及び被支持筒部３１ｄを、ベアリング５を介してハブ１のリム部１４に嵌合させるだけで、容易に組み立てられる。したがって、嵌合工程も一回で済み、安価な製品を提供することができる。
【００２２】
ハブ１とプーリ３１との捩れ角が同じである場合に受ける第二弾性体３２の歪は、この第二弾性体３２が外周側にあるほど小さくなる。本形態によれば、第二弾性体３２が動的吸振部２１よりも外周側に存在するため、捩り入力に対する歪が小さく、このため第二弾性体３２の耐久性が高いものとなっている。
【００２３】
また、本形態によれば、ハブ１とプーリ３１との捩れ角が同じである場合に受ける第二弾性体３２の歪は、ハブ１とプーリ３１との連結方向の肉厚、すなわち軸方向の肉厚が大きいほど小さくなるから、第二弾性体３２の耐久性を確保するために、その径方向寸法を大きく取る必要がない。したがって、プーリ３１の外径寸法の制約等によって、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、ハブ１の内環１２とプーリ３１の内向きフランジ部３１ｅとの軸方向距離を十分に取ることによって、第二弾性体３２の優れた耐久性を確保することができる。言い換えれば、第二弾性体３２の径方向寸法を大きく取る必要がないことから、環状質量体２及びプーリ４の外径寸法を小さくすることができる。
【００２４】
このトルク変動吸収ダンパは、ハブ１のボス部１１が、図示されていない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、カップリング部３によって、ハブ１から中間リング４及び第二弾性体３２を介してプーリ３１へ伝達され、更に、そのプーリ本体３１ａのポリＶ溝３１ｂ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。
【００２５】
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。また、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。
【００２６】
クランクシャフトへの取付状態では、第一弾性体２２及び第二弾性体３２は、ハブ１における円盤部１２の正面側に位置するので、ハブ１の背面側に位置する内燃機関の輻射熱から保護される。また、第二弾性体３２の外周は、プーリ３１におけるプーリ本体３１ａとの間で、正面側へ開放された環状空間Ｓとなっているため、プーリ本体３１ａにＶベルトとの摩擦によって発生する熱が効率良く放熱され、第二弾性体３２とハブ１の間にも環状空間Ｓ’が存在するため、ハブ１側からの伝熱も少ないものとなる。しかも第一弾性体２２及び第二弾性体３２は、ハブ１の正面に位置しているため、正面側から図示されていない冷却ファンにより送られる空気に曝され、変形動作に伴う内部発熱による熱蓄積が、有効に抑制される。
【００２７】
プーリ３１の軸方向の挙動は、その径方向段差部３１ｃが、第二弾性体３２の軸方向圧縮弾性によって、ハブ１におけるリム部１４の端面にベアリング５のスラスト受け部５１を介して押し付けられることによって規制される。また、Ｖベルトの張力によって、プーリ３１に作用する径方向の荷重は、その被支持筒部３１ｄが、ベアリング５の筒状本体部５２を介してハブ１におけるリム部１４の内周面で支持されるため、プーリ３１の偏心が防止される。
【００２８】
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（捩れ角）が所定の大きさに達した場合は、プーリ３１に形成された係合突起３１ｆと、ハブ１の円盤部１２に開設された係合孔１２ａ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。
【００２９】
また、何らかの原因によって、第二弾性体３２が万一破損するようなことがあっても、プーリ３１の内向きフランジ部３１ｅが、ハブ１と中間リング４のフランジ部４２の間に位置しているので、プーリ３１の脱落が確実に防止され、係合突起３１ｆと係合孔１２ａの係合状態も保持されるので、ハブ１からプーリ３１への駆動トルクの伝達が継続して行われ、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。
【００３０】
次に、図３は、本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい第二の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図、図４は、図３のトルク変動吸収ダンパの部分的な正面図である。なお、この形態の説明において用いられる「正面側」とは、図３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３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。
【００３１】
この形態において、先に説明した図１に示される第一の形態と異なるところは、プーリ３１が、その被支持筒部３１ｄの背面端部から内周側へ延びる径方向部３１ｅ’（図１における内向きフランジ部３１ｅに相当）と、その内周端部から正面側へ延びるスリーブ部３１ｇを有し、中間リング４が、正面側で軸方向へコ字形に折り返された二重筒状を呈するものであって、インナースリーブ部４３及びアウタースリーブ部４４を有し、そのいずれか一方又は双方が、ハブ１における内筒部１３に所要の締め代をもって圧入嵌着されていること、及びカップリング部３における第二弾性体３２が、プーリ３１におけるスリーブ部３１ｇと、中間リング４におけるアウタースリーブ部４４との互いに径方向に対向する周面間に加硫接着されており、この第二弾性体３２には、複数のすぐり部３２ａが円周方向等間隔で形成されていることにある。
【００３２】
また、ハブ１の円盤部１２に開設された係合孔１２ａに遊嵌されて、ハブ１に対するプーリ３１の円周方向相対変位を制限する係合突起３１ｆは、プーリ３１の径方向部３１ｅ’の一部を背面側へ打ち抜き屈曲させることによって形成されている。
【００３３】
その他の部分の構成は、図１と同様である。したがって、この第二の形態においても、動的吸振部２及びカップリング部３の機能が第一の形態と同様であることはもちろん、動的吸振部２及びカップリング部３が、一つの加硫成形体Ａとして同時成形されたことによって、成形工程が少なくなり、第一の形態と同様にして組み立てられるので、安価に提供できることや、第一弾性体２２及び第二弾性体３２の放熱性が良く、かつ内燃機関の輻射熱から保護されるなど、第一の形態と基本的に同様の効果を奏する。
【００３４】
ここで、第二弾性体３２は、動的吸振部２よりも外周側に位置しているため、円周が長く、したがって中間リング４のアウタースリーブ部４４及びプーリ３１のスリーブ部３１ｇに対する十分な接着面積が確保されている。また、中間リング４のアウタースリーブ部４４及びプーリ３１のスリーブ部３１ｇとの連結方向（径方向）に対する肉厚は、比較的小さく形成されているが、円周方向に複数のすぐり部３２ａを有することによって、低い捩り方向ばね定数を設定してあり、このため、十分なトルク変動吸収機能が確保されている。しかも、このすぐり部３２ａは、放熱面積を増大させると共に、正面からの空気を流通させる作用を奏するので、熱による第二弾性体３２の劣化を一層確実に防止することができる。
【００３５】
次に、図５は、本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい第三の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。なお、この形態の説明において用いられる「正面側」とは、図５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５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。
【００３６】
この形態において、先に説明した図３に示される第二の形態と異なるところは、プーリ３１のスリーブ部３１ｇが、正面側で相対的に小径、背面側で相対的に大径になるテーパ状をなすように形成され、中間リング４のアウタースリーブ部４４が、プーリ３１のスリーブ部３１ｇと対応する方向へ傾斜したテーパ状に形成された点にある。したがって、前記スリーブ部３１ｇとアウタースリーブ部４４の間に加硫接着された第二弾性体３２も、テーパ状に形成されている。また、中間リング４は、インナースリーブ部４３がハブ１の内筒部１３の内周面に所要の締め代をもって圧入され、テーパ状アウタースリーブ部４４と内筒部１３との間は、環状空間Ｓ’となっている。
【００３７】
プーリ３１のスリーブ部３１ｇは、中間リング４のアウタースリーブ部４４よりも傾斜角度が大きく、このため、第二弾性体３２は、大径側（背面側）ほど肉厚が大きく、捩り変形を受けた時に、単位体積あたりの歪がほぼ均一になるように考慮されている。そして、この第二弾性体３２も、所要の径方向肉厚を有すると共に、先の図４のような円周方向複数のすぐり部（不図示）が形成されることによって、低い捩り方向ばね定数を設定してあり、十分なトルク変動吸収機能と放熱性が確保されている。
【００３８】
その他の部分の構成は、図３と同様である。したがって、この第三の形態においても、動的吸振部２及びカップリング部３の機能が第一及び第二の形態と同様であることはもちろん、動的吸振部２及びカップリング部３が、一つの加硫成形体Ａとして同時成形されたことによって、成形工程が少なくなり、第一及び第二の形態と同様にして組み立てられるので、安価に提供できることや、第一弾性体２２及び第二弾性体３２の放熱性が良く、かつ内燃機関の輻射熱から保護されるなど、第一及び第二の形態と基本的に同様の効果を奏する。
【００３９】
この第三の形態によれば、第二弾性体３２が接着された中間リング４のテーパ状アウタースリーブ部４４は、ハブ１の内筒部１３から離間しているので、ハブ１からの伝熱が少ない。しかも、プーリ３１のスリーブ部３１ｇもテーパ状をなすため、正面側からの空気との接触面積が大きく、かつ正面側からの風当たりも良いため、放熱性が良い。したがって、熱による第二弾性体３２の劣化を有効に防止することができる。
【００４０】
【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、動的吸振部の第一弾性体及びカップリング部の第二弾性体が、ハブに取り付けられた中間リングに接着されているため、動的吸振部及びカップリング部を、中間リングを介して連続した一つの成形体として製作することができ、このため、部品数及び組立工数を削減して、安価なコストで提供することができる。
【００４１】
請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、カップリング部の第二弾性体が、円周方向複数のすぐり部を有することによって、径方向肉厚を増大することなく低ばね定数として、所要のトルク変動吸収効果を確保することができると共に、すぐり部によって放熱面積が増大するので、第二弾性体の耐久性を向上させることができる。
【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。
【図２】図１のトルク変動吸収ダンパを分解して、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図３】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの第二の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図４】図３に示される形態の部分的な正面図である。
【図５】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの第三の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【符号の説明】
１ ハブ
１ａ 軸孔
１１ ボス部
１２ 円盤部
１２ａ 係合孔
１３ 内筒部
１４ リム部
２ 動的吸振部
２１ 環状質量体
２２ 第一弾性体
３ カップリング部
３１ プーリ
３１ａ プーリ本体
３１ｂ ポリＶ溝
３１ｃ 径方向段差部
３１ｄ 被支持筒部
３１ｅ 内向きフランジ部
３１ｅ’ 径方向部
３１ｆ 係合突起
３１ｇ スリーブ部
３２ 第二弾性体
３２ａ すぐり部
４ 中間リング
４１ スリーブ部
４２ フランジ部
４３ インナースリーブ部
４４ アウタースリーブ部
５ ベアリング
５１ スラスト受け部
５２ 筒状本体部
Ａ 加硫成形体
Ｓ，Ｓ’ 環状空間

Claims (2)

1. ハブ（１）に第一弾性体（２２）を介して環状質量体（２１）を弾性的に連結した動的吸振部（２）と、前記ハブ（１）にベアリング（５）を介して円周方向相対変位可能に支持したプーリ（３１）を前記ハブ（１）に第二弾性体（３２）を介して弾性的に連結したカップリング部（３）とを備え、前記第一弾性体（２２）及び第二弾性体（３２）が、前記ハブ（１）に取り付けられた中間リング（４）に接着されたことを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。
2. カップリング部（３）の第二弾性体（３２）に、円周方向所定間隔で複数のすぐり部（３２ａ）が形成さ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。

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