JP2004190818A

JP2004190818A - トルク変動吸収ダンパ

Info

Publication number: JP2004190818A
Application number: JP2002361705A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Uekusa; 裕之植草
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】安価に製造可能であると共に、動的吸振機能による防振領域を拡大したトルク変動吸収ダンパを提供する。
【解決手段】回転軸に取り付けられるハブ１と、その外周にベアリング３を介して配置されたプーリ２を、ハブ１のボス部１１プーリ２との間に円周方向相対変位可能に配置された慣性マス４と、ボス部１１と慣性マス４との間に介在された内周弾性体６と、プーリ２と慣性マス４との間に介在された外周弾性体８とを介して連結する。慣性マス４、内周弾性体６及び外周弾性体８と、プーリ２及び外周弾性体８は、共振周波数が互いに異なる副振動系を構成すると共に、ハブ１からプーリ２へのトルク伝達手段を構成する。
【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駆動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補器等に与えられるが、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】
この種のトルク変動吸収ダンパの典型的な従来技術としては、特許文献１に記載されたデカップルド・ダンパプーリが知られている。すなわち、このデカップルド・ダンパプーリは、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部材の外周に、第一のゴム状弾性部材を介してプーリ部材を連結すると共に、ハブ部材の外周に、第二のゴム状弾性部材を介して慣性マスを連結した構造となっている。そして、第二のゴム状弾性部材と慣性マスからなる副振動系が、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部材へ入力された駆動トルクを、第一のゴム状弾性部材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、プーリ部材へ伝達するものである。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第２６０５６６２号（第１図，０００６〜０００９）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術によれば、ハブ部材とプーリ部材の間に第一のゴム状弾性部材を加硫接着した成形体と、ハブ部材と慣性マスの間に第二のゴム状弾性部材を加硫接着した成形体の、二つの加硫成形体が必要であり、したがって製造コストが高いものとなっていた。
【０００６】
また、この種のトルク変動吸収ダンパでは、第二のゴム状弾性部材と慣性マスからなる単一の副振動系のみで動的吸振が行われるため、有効な動的吸振機能を奏し得る周波数域が狭いものであった。そして、動的吸振機能を奏し得る周波数域の拡大を図るためには、慣性マスとゴム状弾性部材からなる副振動系を増設することも考えられるが、この場合は、更なる部品の増加による製造コストの上昇や、大型化を来す問題がある。
【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、安価に製造可能であると共に、動的吸振機能による防振領域を拡大した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、回転軸に取り付けられるハブと、このハブに同心的にかつ円周方向相対変位可能に配置されたプーリを、前記ハブと前記プーリとの間に円周方向相対変位可能に配置された慣性マスと、前記ハブと前記慣性マスとの間に介在されたゴム状弾性材料からなる内周弾性体と、前記プーリと前記慣性マスとの間に介在されたゴム状弾性材料からなる外周弾性体とを介して連結したものである。
【０００９】
【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である。なお、以下の説明において、便宜上、図１における左側を正面側、右側を背面側と定義する。
【００１０】
このトルク変動吸収ダンパにおいて、参照符号１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であり、このハブ１は、金属材料で製作されたものであって、前記クランクシャフトの軸端に外挿固定されるボス部１１と、その正面側の端部から外周側へ延びる円盤部１２と、この円盤部１２の外周端部から背面側へ延びボス部１１と同心的に形成されたリム部１３とからなる。
【００１１】
ハブ１のリム部１３の外周側には、プーリ２が配置されている。このプーリ２は、金属材料によって製作されたもので、外周面にポリＶ溝２ａが形成されており、内周面における正面側寄りの部分と、ハブ１のリム部１３の外周面との間には、ベアリング３が介在されている。ベアリング３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環状に製作されたものであり、このベアリング３によって、プーリ２をハブ１に対して相対回転可能に同心支持している。
【００１２】
ハブ１の円盤部１２の背面側であって、ハブ１のボス部１１とプーリ２との間には、慣性マス４が、同心的かつ円周方向相対変位可能に配置されている。慣性マス４は、鉄系材料など、比較的比重の大きい金属材料によって単純な円環状に製作されたものである。
【００１３】
ハブ１のボス部１１の外周面には、鋼材などの金属からなるインナースリーブ５が適当な締め代をもって圧入嵌着されており、このインナースリーブ５の外周面と、慣性マス４の内周面との間には、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環状の内周弾性体６が加硫接着されている。
【００１４】
一方、プーリ２の内周面における背面側寄りの部分には、鋼材などの金属からなるアウタースリーブ７が適当な締め代をもって圧入嵌着されており、このアウタースリーブ７の内周面と、慣性マス４の外周面との間には、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環状の外周弾性体８が加硫接着されている。
【００１５】
したがって、ハブ１とプーリ２は、インナースリーブ５、内周弾性体６、慣性マス４、外周弾性体８及びアウタースリーブ７を介して円周方向相対変位可能に連結されている。そして、内周弾性体６及び外周弾性体８は、ハブ１からプーリ２へクランクシャフトの駆動トルクを伝達するのに必要な強度を確保するために、所要の軸方向肉厚を有すると共に、捩り変形を受けた時の剪断応力が内周側と外周側とで均一になるように、それぞれ内周側で相対的に厚肉、外周側で相対的に薄肉となる断面形状に形成されている。
【００１６】
慣性マス４、インナースリーブ５、内周弾性体６、アウタースリーブ７及び外周弾性体８は、互いに一体化された加硫成形体を構成している。そしてこの加硫成形体は、慣性マス４と、内径をハブ１のボス部１１の外径よりも僅かに小径に形成したインナースリーブ５と、外径をプーリ２の内径よりも僅かに大径に形成したアウタースリーブ７を、予め表面に加硫接着剤を塗布したうえで、図示されていない金型のキャビティ内に互いに同心的にセットし、型締め後、慣性マス４とインナースリーブ５との間に画成された環状の賦形空間及び慣性マス４とアウタースリーブ７との間に画成された環状の賦形空間に、成形用未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、内周弾性体６及び外周弾性体８を加硫成形と同時に、慣性マス４、インナースリーブ５及びアウタースリーブ７に加硫接着したものである。
【００１７】
そして、慣性マス４、インナースリーブ５、内周弾性体６、アウタースリーブ７及び外周弾性体８からなる加硫成形体は、インナースリーブ５をハブ１の背面側からそのボス部１１の外周面に圧入すると共に、アウタースリーブ７をプーリ２の内周面にその背面側から圧入することによって、図示のように組み込まれる。また、このとき、インナースリーブ５がボス部１１への圧入過程で拡径変形を受けるので、内周弾性体６が径方向に予圧縮され、インナースリーブ５と慣性マス４の間で、内周弾性体６に加硫成形後の体積収縮によって生じた残留引張応力が解消される。同様に、アウタースリーブ７がプーリ２への圧入過程で縮径変形を受けるので、外周弾性体８が径方向に予圧縮され、アウタースリーブ７と慣性マス４の間で、外周弾性体８に加硫成形後の体積収縮によって生じた残留引張応力が解消される。
【００１８】
内周弾性体６、慣性マス４、外周弾性体８及びプーリ２は、内周弾性体６及び外周弾性体８を慣性マス４に対するバネとする第一の副振動系Ｄ１と、プーリ２をマスとし、外周弾性体８をバネとする第二の副振動系Ｄ２を構成している。そして、慣性マス４に対して内周弾性体６と外周弾性体８は互いに並列の関係にあるため、内周弾性体６及び外周弾性体８によるバネ定数が高く、したがって第一の副振動系Ｄ１の捩り方向共振周波数が比較的高く設定されている。これに対し、プーリ２は慣性質量が大きく、このため第二の副振動系Ｄ２の捩り方向共振周波数は第一の副振動系Ｄ１よりも相対的に低いものとなっており、例えば内燃機関アイドリング等による捩り振動周波数域に設定されている。
【００１９】
すなわち、このトルク変動吸収ダンパは、第一の副振動系Ｄ１と、第二の副振動系Ｄ２の、二つの副振動系が、慣性マス４、インナースリーブ５、内周弾性体６、アウタースリーブ７及び外周弾性体８からなる一つの加硫成形体の組み込みによって形成され、しかも、この加硫成形体が、ハブ１からプーリ２への駆動トルク伝達手段を兼ねるものである。このため、従来の技術のように、複数の加硫成形体を備える構造のトルク変動吸収ダンパに比較して、金型費用や成形工程が削減され、更にはプーリ２を第二の副振動系Ｄ２のマスとして利用しているので、二つの副振動系を有するにも拘らず、部品数が少なく、大型化を来すこともなく、安価に製造することができる。
【００２０】
また、プーリ２及びその外周に巻き掛けられるＶベルト（不図示）を介して接続される補機側のプーリを含む回転系をマスとし、内周弾性体６及び外周弾性体８をバネとする副振動系も存在するが、慣性質量が大きく、しかもこれに対して内周弾性体６及び外周弾性体８は直列の関係にあるため、バネ定数が低く、したがってその捩り方向共振周波数は、例えばアイドリングによる振動の周波数よりも十分に低いものとなっている。
【００２１】
以上の構成を備える本形態のトルク変動吸収ダンパは、ハブ１のボス部１１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駆動トルクは、ハブ１のボス部１１から、インナースリーブ５、内周弾性体６、慣性マス４、外周弾性体８及びアウタースリーブ７を介してプーリ２へ伝達され、更にその外周のポリＶ溝２ａに巻き掛けられるＶベルトを介して、補器の回転系に伝達される。
【００２２】
プーリ２には、Ｖ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、プーリ２とハブ１のリム部１３との間にはベアリング３が介在しているため、プーリ２の偏心が防止される。
【００２３】
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、このトルク変動は、ハブ１に入力される。一方、回転中のプーリ２には回転方向の慣性が作用し、ひいては、ベルトを介して接続される補機側のプーリも含めた回転系の慣性が作用することによって、等速回転しようとするため、ハブ１とプーリ２との間で、内周弾性体６及び外周弾性体８が繰り返し捩り方向剪断変形を受けることによって、ハブ１からプーリ２への伝達トルクの変動を吸収し、補機への平滑な動力伝達を行うことができる。
【００２４】
また、ハブ１に入力されるクランクシャフトの捩り振動が、内周弾性体６及び外周弾性体８と慣性マス４からなる第一の副振動系Ｄ１の共振周波数域、又は外周弾性体８及びプーリ２からなる第二の副振動系Ｄ２の共振周波数域にある場合は、この第一の副振動系Ｄ１又は第二の副振動系Ｄ２が捩り方向に共振する。そして、この共振は、入力振動と異なる位相角をもってなされるので、共振によるトルクは入力振動のトルクを相殺する方向へ生じ、このような動的吸振効果によって、クランクシャフトの捩り振動が有効に低減される。
【００２５】
そして、第一の副振動系Ｄ１及び第二の副振動系Ｄ２には、互いに異なる共振周波数が設定されているため、上述の動的吸振効果が広い周波数域で発揮されることになり、優れた防振効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、慣性マス、内周弾性体及び外周弾性体からなる副振動系と、プーリ及び外周弾性体からなる副振動系によって、広い周波数域で動的吸振効果を得ることができる。また、複数の副振動系と、ハブからプーリへの駆動トルク伝達手段が、慣性マス、内周弾性体及び外周弾性体による一つの加硫成形体の組み込みによって構成され、プーリを一方の副振動系のマスとしているので、加硫成形工程が削減され、部品数も少なくなって、低コストで提供することができ、かつ大型化を防止することができる。
【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Ｏ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
１１ボス部
１２円盤部
１３リム部
２プーリ
２ａポリＶ溝
３ベアリング
４慣性マス
５インナースリーブ
６内周弾性体
７アウタースリーブ
８外周弾性体
Ｄ１第一の副振動系
Ｄ２第二の副振動系

Claims

回転軸に取り付けられるハブ（１）と、このハブ（１）に同心的にかつ円周方向相対変位可能に配置されたプーリ（２）を、前記ハブ（１）と前記プーリ（２）との間に円周方向相対変位可能に配置された慣性マス（４）と、前記ハブ（１）と前記慣性マス（４）との間に介在されたゴム状弾性材料からなる内周弾性体（６）と、前記プーリ（２）と前記慣性マス（４）との間に介在されたゴム状弾性材料からなる外周弾性体（８）とを介して連結したことを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。