JP2004176880A - トルク変動吸収ダンパ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カップリング部３における第二弾性体３２の両側の無駄な空間をなくし、優れた性能を発揮するトルク変動吸収ダンパを提供する。
【解決手段】カップリング部３における第二弾性体３２が、ハブ１又は環状質量体２１に形成された外周径方向部２１ｂとプーリ３１に形成された内周径方向部３１ｃの軸方向対向面間に加硫接着され、その内周面及び外周面が、プーリ３１の被支持筒部３１ｄ及びプーリ本体３１ａに形成された低摩擦摺動材層７に密接されているので、第二弾性体３２の内周側及び外周側に無駄なスペースが存在しない。このため、径方向サイズの小型化、環状質量体２１の肉厚確保による動的吸振効果の向上あるいは第二弾性体３２の肉厚確保による耐久性向上を図ることができる。
【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及びその製造方法に関する。
【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】
図７は、従来の技術によるトルク変動吸収ダンパの一例を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図、図８は、その製造過程を軸心を通る平面で切断して示す断面図である。すなわち、このトルク変動吸収ダンパは、ハブ１０１の外周にゴム状弾性材料からなる第一弾性体１０２を介して環状質量体１０３が弾性的に連結され、環状質量体１０３の外周にベアリング１０４を介してプーリ１０５が同心的かつ円周方向相対変位可能に配置されると共に、このプーリ１０５が、前記環状質量体１０３に、ゴム状弾性材料からなる第二弾性体１０６を介して弾性的に連結された構成を備える。第二弾性体１０６は、環状質量体１０３に形成された外周径方向部１０３ａと、プーリ１０５に形成されて前記外周径方向部１０３ａと軸方向に対向する内周径方向部１０５ａとの間に加硫接着されている。
【０００４】
このトルク変動吸収ダンパは、第一弾性体１０２と環状質量体１０３で構成される動的吸振部１００Ａ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１０１へ入力された駆動トルクを、カップリング部１００Ｂを構成する第二弾性体１０６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１０５へ伝達するものである。なお、図示のものと近似した構成は、例えば下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１５５２８０号（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図示の例のように、第二弾性体１０６の接着面がその軸方向両端に存在するものにおいては、図８に示されるように、第二弾性体１０６の加硫成形（加硫接着）に際して、その成形用金型を挿入するためのスペースを、成形空間の内周側及び外周側に設ける必要があり、したがって、金型から離型した後は、第二弾性体１０６の内周側及び外周側に、無駄な環状空間Ｓｉ，Ｓｏが出来てしまっていた。しかも、プーリ１０５の外径寸法は制約されるため、環状空間Ｓｉ，Ｓｏの存在によって、環状質量体１０３も大きくすることが困難になるといった問題があった。
【０００７】
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、カップリング部における第二弾性体の両側の無駄な空間をなくし、優れた性能を発揮するトルク変動吸収ダンパを提供することにある。
【０００８】
【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、前記ハブ又は環状質量体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又は環状質量体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、前記第二弾性体が、前記ハブ又は環状質量体に形成された外周径方向部と前記プーリに形成された内周径方向部の軸方向対向面間に加硫接着され、前記第二弾性体の外周面と対向する部材の内周面、及び前記第二弾性体の内周面と対向する部材の外周面に、それぞれ前記第二弾性体と密接した低摩擦摺動材層が形成されたものである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載されたトルク変動吸収ダンパを製造する方法であって、外周径方向部を有するハブ又は環状質量体と、前記外周径方向部と軸方向に対向する内周径方向部を有するプーリとを互いに同心的に組み合わせ、前記両径方向部間の環状空間の内周及び外周を画成する周面に、それぞれ円筒状の低摩擦摺動材層を形成し、前記両径方向部と前記両低摩擦摺動材層とで画成される環状空間に、未加硫のゴム状弾性材料を充填して加硫成形及び加硫接着を行うものである。
【００１０】
【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、図２は、図１におけるＩＩ方向の矢視図である。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。
【００１１】
図１及び図２に示されるように、こ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（不図示）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。
【００１２】
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が開設された円盤部１１と、その外周に沿って正面側へ突出した円筒状のリム部１２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。
【００１３】
動的吸振部２は、ハブ１におけるリム部１２の外周側に配置された環状質量体２１と、互いに径方向に対向する環状質量体２１の内周面と前記リム部１２の外周面との間に圧入嵌合された環状の第一弾性体２２とで構成される。すなわち動的吸振部２は、環状質量体２１が、第一弾性体２２を介して、ハブ１のリム部１２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。
【００１４】
動的吸振部２における環状質量体２１は、ＦＣなど比重の大きい金属材料で製作されたものであって、円筒状本体部２１ａと、その正面側の端部から外周側へ円盤状に展開した外周径方向部２１ｂとを有する。外周径方向部２１ｂの外周面には、円周方向に連続したベアリング保持溝２１ｃが、正面側が小径となる段差状に形成されている。
【００１５】
動的吸振部２における第一弾性体２２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によって環状（円筒状）に加硫成形され、ハブ１のリム部１２と、その外周に配置した環状質量体２１の対向周面間に圧入されることによって、所要の径方向締め代をもって嵌着されたものである。
【００１６】
カップリング部３は、環状質量体２１の外周に第一ベアリング４及び第二ベアリング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を環状質量体２１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、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内周径方向部３１ｃと、その内周端部から正面側へ円筒状に延在された被支持筒部３１ｄとを有する。また、プーリ本体３１ａにおける正面側の端部外周面には、環状のストッパ３３が固定されている。
【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環状質量体２１の外周径方向部２１ｂに一体的に加硫接着されており、背面側の端部が、前記外周径方向部２１ｂと軸方向に対向したプーリ３１の内周径方向部３１ｃ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を介して、環状質量体２１に軸方向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、環状質量体２１の外周径方向部２１ｂとプーリ３１の内周径方向部３１ｃ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における外周径方向部２１ｂには、円周方向所定間隔で複数の小孔２１ｄが開設されており、第二弾性体３２を形成しているゴム状弾性材料の一部は、この小孔２１ｄ内にも存在し、孔内面に加硫接着されている。
【００２０】
第一ベアリング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成形されたものであって、ハブ１におけるリム部１２の外周面とプーリ３１における被支持筒部３１ｄの内周面との間に介在された単純な円筒状を呈し、前記被支持筒部３１ｄを相対回転可能に支持するものである。
【００２１】
また、第二ベアリング５も、同様に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、環状質量体２１に形成されたベアリング保持溝２１ｃと、プーリ３１に嵌着されたストッパ３３の内周フランジ部３３ａとの間に介在された断面略Ｌ字形の環状を呈する。この第二ベアリング５は、プーリ３１の軸方向挙動を規制するストッパ３３と、前記ベアリング保持溝２１ｃとの軸方向対向面間に介在する部分が、スラストベアリングとして機能し、ストッパ３３とベアリング保持溝２１ｃとの径方向対向面間に介在する部分が、ストッパ３３を介して環状質量体２１に対するプーリ３１の正面側の端部を相対回転可能に支持するものである。
【００２２】
プーリ３１における被支持筒部３１ｄの外周面及び正面側の端面と、プーリ本体３１ａの内周面には、それぞれＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料からなる低摩擦摺動材層６，７がコーティングされており、この低摩擦摺動材層６，７は、第二弾性体３２の内周面及び外周面に対して、非接着状態で密接されている。また、内周側の低摩擦摺動材層６のうち、プーリ３１における被支持筒部３１ｄの端面に被着された正面端部６ａは、環状質量体２１における外周径方向部２１ｂの背面と摺動可能に密接されており、外周側の低摩擦摺動材層７のうち、プーリ本体３１ａの正面側の端部内周面に被着された正面端部７ａは、前記外周径方向部２１ｂの外周面と摺動可能に密接されている。
【００２３】
このトルク変動吸収ダンパは、ハブ１の円盤部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軸孔１ａを差し込んで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から第一弾性体２２、環状質量体２１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。
【００２４】
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。
【００２５】
ここで、プーリ３１における被支持筒部３１ｄにコーティングされた低摩擦摺動材層６及びプーリ本体３１ａの内周面にコーティングされた低摩擦摺動材層７は、第二弾性体３２の内周面及び外周面に対して非接着であるため、トルク変動入力による第二弾性体３２の変形動作が阻害されることはない。また、内周側の低摩擦摺動材層６の正面端部６ａは、環状質量体２１における外周径方向部２１ｂの背面と摺動可能に密接されていることによって、環状質量体２１との間のスラスト軸受として機能し、外周側の低摩擦摺動材層７の正面端部７ａは、前記外周径方向部２１ｂの外周面と摺動可能に密接されていることによって、第一及び第二ベアリング４，５と共にプーリ３１を径方向に対して支持するベアリングとして機能する。
【００２６】
また、環状質量体２１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、環状質量体２１とプーリ３１との連結方向の肉厚、すなわち外周径方向部２１ｂと内周径方向部３１ｃとの間の軸方向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。しかも、本形態によれば、後述する第二弾性体３２の成形工程において、第二弾性体３２の成形空間の内周側及び外周側に、金型を挿入するスペースが不要であるため、その分、プーリ３１の径方向寸法を小さくすることができ、あるいは、プーリ３１の径方向寸法が制約されていても第二弾性体３２の十分な径方向肉厚を確保することができ、あるいは環状質量体２１の径方向肉厚を大きくして十分な慣性質量を与え、動的吸振部２による動的吸振効果を向上させることができる。
【００２７】
図３〜図６は、上述の形態によるトルク変動吸収ダンパの製造方法を、その工程順に示すものである。詳しくは、図３は、環状質量体２１、プーリ３１及び第一ベアリング４の分離状態を示す断面図であり、図４は、環状質量体２１、プーリ３１及び第一ベアリング４を互いに組み立てた状態を示す断面図であり、図５は、環状質量体２１とプーリ３１の間に第二弾性体３２を加硫接着した状態を示す断面図であり、図６は、ハブ１と環状質量体２１の間に第二弾性体２２を圧入する工程を示す断面図である。
【００２８】
すなわち、まず図３に示される分離状態から、環状質量体２１とプーリ３１を同心的に互いに挿入すると共に、環状質量体２１の円筒状本体部２１ａと、プーリ３１の被支持筒部３１ｄとの間に、第一ベアリング４を挿入することによって、図４に示される組み立て状態とする。なお、予め、プーリ３１には、その被支持筒部３１ｄの外周面及び正面側の端面と、プーリ本体３１ａの内周面には、それぞれＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料からなる低摩擦摺動材層６，７がコーティングされており、また、環状質量体２１の外周径方向部２１ｂと、プーリ３１の内周径方向部３１ｃとの対向端面には、ゴム加硫接着用の接着剤が塗布されている。
【００２９】
図４に示される組み立て状態では、内周側の低摩擦摺動材層６における正面端部６ａは、環状質量体２１における外周径方向部２１ｂの背面と密接され、外周側の低摩擦摺動材層７の正面端部７ａは、前記外周径方向部２１ｂの外周面と摺動可能に密接される。そして、環状質量体２１の外周径方向部２１ｂに開設された各小孔２１ｄは、この外周径方向部２１ｂと、プーリ３１のプーリ本体３１ａ（低摩擦摺動材層７）、内周径方向部３１ｃ及び被支持筒部３１ｄ（低摩擦摺動材層６）とで画成された環状空間Ｓと連通している。
【００３０】
次に、図４の組み立て状態とした環状質量体２１、プーリ３１及び第一ベアリング４を、所定のゴム加硫成形装置にセットして、環状空間Ｓ内に、環状質量体２１の外周径方向部２１ｂに開設された小孔２１ｄから、成形用未加硫ゴム材料を充填して加硫する。これによって、前記環状空間Ｓ内には、図５に示されるように、第二弾性体３２が加硫成形される。そして、この第二弾性体３２は、正面側の端部及び背面側の端部が、それぞれ環状質量体２１の外周径方向部２１ｂ及びプーリ３１の内周径方向部３１ｃに加硫接着されるが、低摩擦摺動材層６，７と接触された内周面及び外周面は、この低摩擦摺動材層６，７に対しては非接着となる。
【００３１】
すなわち、上記成形工程においては、プーリ３１における被支持筒部３１ｄの外周面にコーティングされた低摩擦摺動材層６が、第二弾性体３２の内周面と対応する成形面として機能し、プーリ３１におけるプーリ本体３１ａの内周面にコーティングされた低摩擦摺動材層７が、第二弾性体３２の外周面と対応する成形面として機能する。このため、第二弾性体３２の内周面及び外周面を成形するための金型は不要であり、その分、製造コストを引き下げることができる。
【００３２】
上述の成形工程が完了したら、プーリ３１におけるプーリ本体３１ａの正面側の端部に、ストッパ３３を固定すると共に、このストッパ３３と、環状質量体２１におけるベアリング保持溝２１ｃとの間に第二ベアリング５を装着する。第二ベアリング５は、図５のように、予めストッパ３３の内周に保持した後で、プーリ本体３１ａへのストッパ３３の嵌合と同時に組み込むか、あるいはストッパ３３の嵌合前に、ベアリング保持溝２１ｃに組み込むことができる。
【００３３】
また、図６に示されるように、環状質量体２１の内周にハブ１を同心的に配置し、このハブ１におけるリム部１２と、環状質量体２１の円筒状本体部２１ａとの間に、ゴム状弾性材料によって環状（円筒状）に加硫成形された第一弾性体２２を圧入嵌合する。これによって、図１に示される形態のトルク変動吸収ダンパが得られる。
【００３４】
なお、図示の形態においては、カップリング部３が、動的吸振部２と直列に連結されたもの、すなわちプーリ３１の内周径方向部３１ｃが、環状質量体２１の外周径方向部２１ｂに第二弾性体３２を介して連結されたものについて、本発明を適用したものであるが、動的吸振部２とカップリング部３が、ハブ１に対して並列に連結されたもの、すなわちプーリ３１の内周径方向部３１ｃが、ハブ１に：形成した外周径方向部に第二弾性体を介して連結されたものについても、同様に本発明を適用することができる。
【００３５】
【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、カップリング部における第二弾性体が、ハブ又は環状質量体に形成された外周径方向部とプーリに形成された内周径方向部の軸方向対向面間に加硫接着され、その内周面及び外周面が低摩擦摺動材層に密接され、無駄なスペースが存在しないので、径方向サイズの小型化、環状質量体の質量確保による動的吸振効果の向上あるいは第二弾性体の肉厚確保による耐久性向上を図ることができる。
【００３６】
請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパの製造方法によれば、請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパを製造することができ、第二弾性体を成形するための金型が不要であるため、安価に製造することができる。
【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好ましい実施の形態を、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におけるＩＩ方向の矢視図である。
【図３】図１に示されるトルク変動吸収ダンパの製造において、環状質量体２１、プーリ３１及び第一ベアリング４の分離状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図４】図１に示されるトルク変動吸収ダンパの製造において、環状質量体２１、プーリ３１及び第一ベアリング４を互いに組み立てた状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図５】図１に示されるトルク変動吸収ダンパの製造において、環状質量体２１とプーリ３１の間に第二弾性体３２を加硫接着した状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図６】ハブ１と環状質量体２１の間に第二弾性体２２を圧入する工程を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図７】従来の技術によるトルク変動吸収ダンパの一例を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図８】図７のトルク変動吸収ダンパの製造過程を、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
１ａ 軸孔
１１ 円盤部
１２ リム部
２ 動的吸振部
２１ 環状質量体
２１ａ 円筒状本体部
２１ｂ 外周径方向部
２１ｃ ベアリング保持溝
２１ｄ 小孔
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 内周径方向部
３１ｄ 被支持筒部
３２ 第二弾性体
３３ ストッパ
４ 第一ベアリング
５ 第二ベアリング
６，７ 低摩擦摺動材層

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）又は環状質量体（２１）にベアリング（４，５）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）又は環状質量体（２１）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、前記第二弾性体（３２）が、前記ハブ（１）又は環状質量体（２１）に形成された外周径方向部（２１ｂ）と前記プーリ（３１）に形成された内周径方向部（３１ｃ）の軸方向対向面間に加硫接着され、前記第二弾性体（３２）の外周面と対向する部材の内周面、及び前記第二弾性体（３２）の内周面と対向する部材の外周面に、それぞれ前記第二弾性体（３２）と密接した低摩擦摺動材層（６，７）が形成されたことを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。
2. 外周径方向部（２１ｂ）を有するハブ（１）又は環状質量体（２１）と、前記外周径方向部（２１ｂ）と軸方向に対向する内周径方向部（３１ｃ）を有するプーリ（３１）とを互いに同心的に組み合わせ、前記両径方向部（２１ｂ，３１ｃ）間の環状空間の内周及び外周を画成する周面に、それぞれ低摩擦摺動材層（６，７）を形成し、前記両径方向部（２１ｂ，３１ｃ）と前記両低摩擦摺動材層（６，７）とで画成される環状空間（Ｓ）に、未加硫のゴム状弾性材料を充填して加硫成形及び加硫接着を行うことを特徴とするトルク変動吸収ダンパの製造方法。

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