JP2004537699A - 一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパと製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、一体的パルスリング１７を有するクランクシャフトダンパ（１００）を備える。クランクシャフトダンパは、各々の間にエラストマ連結部材（１４）をもつ内側ハブ（１１０）と外側プーリ（１５）を備える。エラストマリングはクランクシャフトの振動を減衰する。一体的パルスリングは、内側ハブの一部として、板金打抜板をフロー成形することにより製造される。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトダンパに関し、特に一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパとこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ内燃機関は一般に、その中に、動力を出力するためのクランクシャフトを備える。エンジン補機(engine accessory components)は、クランクシャフトの一端に設けられたプーリに連結されたベルトによって駆動される。運転中クランクシャフトは、エンジンの往復運動の特質により様々なモードで振動する。このような振動は、運転と長期の信頼性に悪い影響を及ぼす。したがって、クランクシャフトの振動を減衰するために粘弾性ダンパがクランクシャフトプーリに組み込まれることがある。このような、プーリと粘弾性ダンパの組み合わせは、単に「クランクシャフトダンパ」と呼ばれる。クランクシャフトダンパは一般に、内側ハブと外側プーリを備える。外側プーリは通常内側ハブに粘弾性エラストマリング(viscoelastic elastomeric ring)により取り付けられる。
【０００３】
あるアプリケーションにおいては、クランクシャフトダンパは、エンジンの点火のタイミングを取るために、パルスリングすなわちタイミングギアを備える。パルスリングはエンジンに取り付けられたセンサの前で回転する。パルスリングは通常、例えばシリンダのＴＤＣを示すために基準点として間隙(gap)を備える。パルスリングは通常クランクシャフトダンパの外側プーリに取り付けられる。しかし、ハブのプーリに対する振動と相対運動はエラストマリングにより小さくできるが、外側プーリにおけるパルスリングの位置の正確な検出は、なお悪い影響を受ける可能性がある。したがって、極めて精密なアプリケーションでは、パルスリングは内側ハブに取り付けられ、そしてクランクシャフトにリジッドに組み立てられる。しかし、従来のパルスリングは、圧入、溶接、あるいは他の方法で内側ハブに取り付けられる別個独立した部品である。
【０００４】
この技術の代表は、ヒンマローダ(Himmeroeder)の米国特許第５，２０３，２２３号（１９９３）であり、板金(sheet metal)からなる単一の円形シートから作られる常温成形ギア(cold-former gear)を開示する。
【０００５】
また、ハマイカーズ(Hamaekers)の米国特許第５，９６６，９９６号（１９９９）も、この技術の代表であり、互いに粘弾性層により分離された少なくとも２つの金属機械要素(metal machine elements)を含む環状機械部品(annular machine part)を開示する。別個独立に製造された延出部品(extension piece)が、機械要素の一つから突出する。
【０００６】
また、この技術の代表は、内側ハブとエラストマリングにより結合された外側リングを備えるフロウデンベルグノック(Freudenberg NOK)により製造されたクランクシャフトダンパである。パルスリングは内側ハブに圧入される。
【０００７】
従来技術のパルスリングは、内側ハブと一体的ではなく、それらは内側ハブあるいはダンパから外れ得る。
【０００８】
必要とされているのは、一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパである。必要とされているのは、一体的パルスリングが内側ハブにおいてフロー成形された(flow formed)一体的パルスリングを備えるクランクシャフトダンパである。本発明はこれらの要求に合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパを提供することが本発明の特徴である。
【００１０】
本発明の他の特徴は、一体的パルスリングが内側ハブにおいてフロー成形された一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、本発明の以下の説明と添付された図面により指摘され明らかとされる。
【００１２】
本発明は、一体的パルスリングを備える改良されクランクシャフトダンパを備える。クランクシャフトダンパは、エラストマの連結部材を各々の間に介装した内側ハブと外側プーリとを備える。エラストマ部材はクランクシャフトの振動を減衰する。一体的パルスリングは、板金打抜板(sheet metal blank)をフロー成形(flow forming)することにより内側ハブの一部として製造される。
【００１３】
この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するのに用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のダンパの従来技術に対する改良点は、多くの折り曲げにある。本発明のダンパは、従来技術における２つの分離された部品とは全く異なり、フロー成形された一体的パルスリングを用いることにより、より高いタイミング精度の達成を可能とする。これは、内側ハブとプーリに対するパルスリングの位置精度を径方向及び横方向双方に対して著しく向上する。これは同様に、タイミングをとる目的のためのクランクシャフト位置測定精度を向上する。また、連結部材を収容するためのより精密な寸法の隙間がリングとプーリとの間に達成され、より良い繰り出しと同心性が達成される。本発明のダンパはさらに、従来技術の構成よりも強度がある。本発明のパルスリングは、従来技術のように内側ハブから外れることがない。製造に当たっては、本発明のダンパは、従来技術に比べて部品数が少なく、少ない組立作業しか必要としない。本発明のダンパはフロー成形されることから、このパルスリングの品質は従来技術で製造されたパルスリングに勝る。
【００１５】
図１は本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。本発明のクランクシャフトダンパ１００は金属材料から成形され、内側部材すなわちハブ１１０と外側部材すなわちリング１２０を備える。可撓性連結部材１４は内側ハブ１１０と外側リング１２０との間に嵌め込まれる。好ましい実施形態では、連結部材１４は、粘弾性、エラストマリングである。エラストマリング１４は、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＶＡＭＡＣ、ＥＶＭやこれらの混合物であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
内側ハブ１１０はセンタハブ１０を備える。センタハブ１０は、クランクシャフト（図示せず）が挿入されるボア１１を備える。内側ハブ１１０は、インタフェースリング１３が形成されるウェブ１２を更に備える。線Ｃ−Ｃは回転軸であるとともに本発明のダンパの中心線である。Ｃ−Ｃはクランクシャフト中心線（図示せず）に直列する。またＣ−Ｃは図２、図４（ａ）〜４（ｇ）、図５（ａ）〜５（ｄ）、図８（ａ）〜８（ｊ）、そして図９（ａ）〜９（ｃ）に図示される。
【００１７】
パルスリング１７は、内側ハブ１１０と一体的にフロー成形される。パルスリング１７は、本発明のダンパの回転軸Ｃ−Ｃに略垂直に延在する。パルスリング１７の外周縁は、タブすなわち歯１８を備える。歯１８はパルスリング１７から放射状に延出する。運転中は、本発明のダンパがクランクシャフトにおいて回転しているとき、歯１８はエンジン（図示せず）に設けられたセンサにより、エンジンの点火のタイミングを取るために検出される。
【００１８】
外側リング１２０はプーリ１５を備える。プーリ１５は、連結部材１４により内側ハブ１１０に係合される。この実施形態では、外側リング１２０はこの技術分野で知られている方法で鋳造される。連結部材１４と任意の適切な形状を備え得るプーリ内側面２０とを連結する外側インタフェースリング面１９は、弧状曲面を含む。面１９と面２０と部材１４は、ユーザによって要求され得る他の協働的な形状であってもよく、波節(nodes)や波面(undulations)を含む。面１９と面２０は、さもなければ、前述された形状(profile)が組み込まれた実質的な円筒形状である（図３参照）。プーリ１５は、マルチリブド形状(multi-ribbed profile)１６を持つベルトベアリング面を備える。またベルトベアリング面１６は、歯付形状(toothed profile)すなわちＶ−ベルト形状(v-belt profile)であるかもしれない。
【００１９】
ウェブ１２の基準面(plane)Ｐ１は、ベルトベアリング面の基準面(plane)Ｐ２−Ｐ２から距離Ｄ１オフセットされる。この片持梁構造は、ベルトベアリング面１６がエンジンに向けて引っ込められることを可能にし、これによりエンジン前方においては、小さいクリアランスしか要求されない。
【００２０】
図２は、本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。プーリ２５を備える外側リング１３０は、この実施形態では、この分野で知られている方法でスピン(spun)すなわちフロー成形される。ベルトベアリング面２６はマルチリブド形状を備え、プーリ２５の外側面にスピンすなわちフロー成形さる。またベルトベアリング面１６は、歯付形状すなわちＶ−ベルト形状であってもよい。面３０は面１９と協働する。他の全ての構成部品は図１において説明されたものと同様である。
【００２１】
ウェブ１２の基準面Ｐ１は、ベルトベアリング面の基準面Ｐ２−Ｐ２から距離Ｄ１オフセットされる。この片持梁構造は、ベルトベアリング面２６がエンジンに向けて引っ込められることを可能にし、これによりエンジン前方において、小さいクリアランスしか要求されない。
【００２２】
図３は本発明のクランクシャフトダンパの正面図である。歯１８は、パルスリング１７の周縁の回りに延出する。外側リング１２０は、内側ハブ１１０と部材１４を介して係合する。タイミング手段すなわち歯１８における間隙３０は、センサ（図示せず）により検出されるタイミング基準点を歯１８の間に備える。間隙３０は、センサにより検出され得る歯１８の中における不連続性の如何なる形態であってもよい。歯１８は外周縁の輪郭１６を超えて延出する。
【００２３】
図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）は、製造経過を追った軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図４（ａ）は、打抜きのステップを示す。板金打抜板１０００は、既知の方法で円形状に打抜かれ切断される。その後それは回転マンドレルに取り付けられる。
【００２４】
図４（ｂ）は、ここにその全体が組み入れられるクッズシャー等(Kutzscher et al.)の米国特許第５，９８７，９５２号に開示された方法を含むこの分野で知られた工程によりスピン成形された閉ボアセンタハブ(closed bore center hub)１０を示す。図７（ａ）、７（ｂ）、７（ｃ）は、閉ボアすなわち盲ボアを備えたハブの成形過程(formation)を示す断面図である。図７（ａ）を参照すると、ハブは回転環状円盤(spinning annular disc)、すなわち回転マンドレルＭによって支持される打抜板１０００によって成形される。二次成形プロフィール(forming profile)ＲＡ１を有するローラＲＡは、打抜板１０００の片面１０１０に接して、径方向内側に方向ＳＲに向けて移動され、これにより、打抜板の部分６４をマンドレルに接しながら内側に移動してハブ１０を形成する。ローラＲＢは、成形過程において、マンドレルに接して打抜板１０００の外周縁を適切な位置に保持する。ローラＲＢは、マンドレルＭが回転するにしたがって、打抜板１０００及びマンドレルＭの上を転がる。図７（ｂ）は、ローラＲＡの方向ＳＲ２への更なる前進を示し、これにより部分６４をマンドレルポストＭＰに向けて内側に移動する。図７（ｃ）は完全に成形されたハブ１０を示す。図７（ｃ）では、ローラＲＣが、ハブ１０を最終形状に適合させている状態が示される。ローラＲＣは、完成されたハブ１０の円筒形状が適切に成形されるように、ローラＲＡとは異なる二次成形プロフィールＲＣ１を持つ。
【００２５】
ボア１１は、盲すなわち閉ボアであるため、径Ｄ１は、径Ｄ２よりも大きい（図１参照）。そして、ボルト等のファスナ（図示せず）が、本発明のダンパをシャフト（図示せず）に締結するために、穴１１ａを通して挿入されてもよい。本発明のダンパに、盲ボアを持たないハブを代わりに用いてもよく、このときダンパをクランクシャフト（図示せず）に固定するのにキーが用いられる。説明されたダンパのシャフトへの締結方法は、例示したに過ぎず、ダンパがシャフトに締結される方法を限定したものではない。
【００２６】
図４（ｃ）はインタフェースリング１３とパルスリング１７の成形過程(formation)を示す。この工程は更に図５（ａ）〜図５（ｄ）において示される。
【００２７】
図４（ｄ）は、この分野で知られている成形された面に施される機械加工を示す。ゴムインタフェース面１９は、エラストマ部材１４との適正な係合のための所定の仕上げを得るために機械加工される。エポキシ(epoxy)によるコーティングや塗装など、既知の処理を適切な表面仕上げに適用してもよい。
【００２８】
図４（ｅ）は、孔抜きステップを示す。歯１８とウェブ開口２７（図３参照）は、孔抜きにより形成される。孔抜きには、ウェブ開口２７を形成するために内側ハブ１１０から金属を取り除き、そして歯１８を形成するためにパルスリング１７から金属を取り除く、全ての既知の打抜き工程が含まれる。また歯１８は、既知の方法で、スピンすなわちフロー成形されてもよい。
【００２９】
図４（ｆ）は、インタフェースリング１３に連結部材エラストマリング１４によって係合される外側リング１２０を示す。このステップでは、外側リング１２０と内側ハブ１１０は相対的に固定された位置に保持される。部材１４はその後、リング１２０とハブ１１０との間で押圧される。部材１４は、部材１４の外側リング１２０と内側ハブ１１０との係合を促進するために、内側ハブと外側リングとの間で、厚さの約＞０％から約５０％の範囲において幾分圧縮された状態にある。部材１４を内側ハブ１１０と外側リング１２０の間に固定するために、接着剤が既知の方法により使用されてもよい。
【００３０】
図４（ｇ）は、この分野における既知の方法でセンタハブ１０を完成する最終機械加工のステップを示す。これは、機械加工、塗装またはコーティングによる所定の表面仕上げの適用を含む。
【００３１】
図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、５（ｄ）は、製造工程の軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図４（ｂ）に示された形状は更に、成形プロフィールＲＰ１を有し、打抜板１０００の集積部(gathered portion)１０５０を形成するために径方向内側に向け、方向ＤＲ１に移動するローラＲ１によって成形される。集積部１０５０は、マンドレル部Ｍ１とＭ２に接して集められる。集積部１０５０は、その後、回転プロフィールＲＰ２を有し、径方向内側に向け、方向ＤＲ２に移動するローラＲ２によって分割されると同時に、部分１０５０は、ローブ(lobe)１０６０を形成するように延ばされる（図５（ｂ）参照）。ローブ１０６０はマンドレル部Ｍ２に接して集められる。次に、ローブ１０６０は、方向ＤＲ３、その後方向ＤＲ４に移動するローラＲ３によって引き延ばされる。回転プロフィールＲＰ３を有するローラＲ３は更に、マンドレル部ＭＲ２に接して、インタフェースリング１３００とパルスリング１７００の大まかな形状にローブ１０６０を成形する（図５（ｃ）参照）。ローブ１０６０内側面１３０１は、図５（ｃ）の伸張ステップの間、マンドレル部ＭＲ２によって支持される。次に、回転プロフィールＲＰ４を有するローラＲ４を用いた最終的な引き延ばし成形が、インタフェースリング１３とパルスリング１７に最終的な形状を与え、これには面１９が含まれる（図４（ｄ）参照）。ローラＲ４は、パルスリング１７のための平坦面１７０１を形成するために、方向ＤＲ５に移動し、これによりリング１７の放射状に延出する最終的な部材形状を形成する（図５（ｄ）参照）。
【００３２】
図６は、本発明のダンパにおける内側ハブの断面斜視図である。内側ハブ１１０は、センタハブ１０を備える。センタハブ１０は、クランクシャフト（図示せず）を挿入できるボア１１を備える。内側ハブ１１０は更に、インタフェースリング１３が形成されるウェブ１２を備える。パルスリング１７は、ここで説明されるように、内側ハブ１１０と一体的に成形される。パルスリング１７の外周縁は、タブすなわち歯１８を備える。運転中、歯１８は間隙３０と同様に、エンジン（図示せず）に設けられたセンサにより検出される。
【００３３】
図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、８（ｇ）、８（ｈ）、８（ｉ）、８（ｊ）は、製造経過を追った軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図８（ａ）は、打抜きのステップを描く。板金打抜板２０００は、既知の方法で円形状に打抜かれ、すなわち切断される。それはその後回転マンドレルに取り付けられる。
【００３４】
図８（ｂ）、ここにその全体が組み入れられるクッズシャー等(Kutzscher et al.)の米国特許第５，９８７，９５２号に開示された方法を含むこの分野で知られた処理によりスピン成形された閉ボアセンタハブ(closed bore center hub)１０を示す。図７（ａ）、７（ｂ）、７（ｃ）は、この中の他の場所で記述されるように、閉ボアすなわち盲ボアを備えたハブの成形過程(formation)を示す断面図である。
【００３５】
図８（ｃ）は、一部成形された円盤のプレス成形を示す。オフセット２００１は、既知の処理により、ダンパウェブ１２へとプレスされる。
【００３６】
図８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）は、インタフェースリング１３とパルスリング１７の成形過程を示し、これは図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）においてより完全に示される。
【００３７】
図８（ｇ）は、この分野で知られているように、成形された面に施される機械加工を示す。ゴムインタフェース面１９は、エラストマ部材１４との適正な係合のために機械加工される。所定の表面仕上げが、エポキシ(epoxy)によるコーティングや塗装など、既知の処理によって適用されてもよい。
【００３８】
図８（ｈ）は、孔抜きステップを示す。歯１８とウェブ開口２７（図３参照）は、穴抜きにより形成される。孔抜きには、ウェブ開口２７を形成するために内側ハブ１１０から金属を取り除き、そして歯１８を形成するためにパルスリング１７から金属を取り除く、全ての既知の打抜き工程が含まれる。また歯１８は、既知の方法で、スピンすなわちフロー成形されてもよい。
【００３９】
図８（ｉ）は、インタフェースリング１３に連結部材エラストマリング１４によって係合される外側リング１２０を示す。このステップでは、外側リング１２０と内側ハブ１１０は相対的に固定された位置に保持される。部材１４はその後、リング１２０とハブ１１０との間で押圧される。部材１４は、部材１４の外側リング１２０と内側ハブ１１０との係合を促進するために、内側ハブと外側リングとの間で、厚さの約＞０％から約５０％の範囲において幾分圧縮された状態にある。部材１４を内側ハブ１１０と外側リング１２０の間に固定するために、接着剤が既知の方法により使用されてもよい。
【００４０】
図８（ｊ）は、この分野における既知の方法でセンタハブ１０を完成する最終機械加工のステップを示す。これは、機械加工や塗装による所定の表面仕上げの適用を含む。
【００４１】
図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）は、製造工程の軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図８（ｃ）に示されたダンパ抜板は、回転マンドレル部Ｍ３とＭ４の間に固定される。図８（ｃ）に示された形状は更に、成形プロフィールＲＰ５を有し、打抜板２０００のアール部(radius portion)２００２を形成するために実質的に径方向内側に向け、方向ＤＲ６に移動するローラＲ５によって成形される。弧状アール部２００２は、ローラＲ５の動きにより、マンドレル部Ｍ４に接して成形される。アール部２００２は、その後回転プロフィールＲＰ５を有し、パルスリング１７の大まかな形状を作るために実質的に径方向外側に向け、方向ＤＲ７に移動するローラＲ５によって引き延ばされる。図９（ｂ）を参照すると、方向ＤＲ８に移動するローラＲ５は、その後パルスリング１７と、マンドレル部ＭＲ３とＭＲ４に接してインタフェースリング１３の大まかな形状２００３を完成する。図９（ｃ）では、回転プロフィールＲＰ６を有するローラＲ６が、更にパルスリング１７を平らにし、インタフェースリング１３の最終形状、特に面１９を与えるために、実質的に径方向内側に向け、方向ＤＲ９に移動する。
【００４２】
この別の実施形態では、オフセット２００１はインタフェースリングと、ベアリング面１６、２６の実質的に中心に置かれ、放射状に配列される（図１、２、８（ｉ）、８（ｊ）参照）。これは、ベルトベアリング面のダンパウェブに対する配置において、この方法が様々に利用できることを示している。これは同様に、エンジンコンパートメント内の利用可能な空間の使用を最適化するようにユーザがフロー成形されたダンパを設計することを可能にする。
【００４３】
ここでは、本発明の１つの形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。
【図２】本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。
【図３】本発明のクランクシャフトダンパの正面図である。
【図４】製造経過を追った半断面図である。
【図５】製造過程の半断面図である。
【図６】本発明のダンパの内側ハブの断面斜視図である。
【図７】閉ボアを有するハブの製造過程の断面図である。
【図８】製造経過を追った半断面図である。
【図９】製造過程の半断面図である。
【０００１】
本発明は、クランクシャフトダンパに関し、特に一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパとこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ内燃機関は一般に、その中に、動力を出力するためのクランクシャフトを備える。エンジン補機(engine accessory components)は、クランクシャフトの一端に設けられたプーリに連結されたベルトによって駆動される。運転中クランクシャフトは、エンジンの往復運動の特質により様々なモードで振動する。このような振動は、運転と長期の信頼性に悪い影響を及ぼす。したがって、クランクシャフトの振動を減衰するために粘弾性ダンパがクランクシャフトプーリに組み込まれることがある。このような、プーリと粘弾性ダンパの組み合わせは、単に「クランクシャフトダンパ」と呼ばれる。クランクシャフトダンパは一般に、内側ハブと外側プーリを備える。外側プーリは通常内側ハブに粘弾性エラストマリング(viscoelastic elastomeric ring)により取り付けられる。
【０００３】
あるアプリケーションにおいては、クランクシャフトダンパは、エンジンの点火のタイミングを取るために、パルスリングすなわちタイミングギアを備える。パルスリングはエンジンに取り付けられたセンサの前で回転する。パルスリングは通常、例えばシリンダのＴＤＣを示すために基準点として間隙(gap)を備える。パルスリングは通常クランクシャフトダンパの外側プーリに取り付けられる。しかし、ハブのプーリに対する振動と相対運動はエラストマリングにより小さくできるが、外側プーリにおけるパルスリングの位置の正確な検出は、なお悪い影響を受ける可能性がある。したがって、極めて精密なアプリケーションでは、パルスリングは内側ハブに取り付けられ、そしてクランクシャフトにリジッドに組み立てられる。しかし、従来のパルスリングは、圧入、溶接、あるいは他の方法で内側ハブに取り付けられる別個独立した部品である。
【０００４】
この技術の代表は、ヒンマローダ(Himmeroeder)の米国特許第５，２０３，２２３号（１９９３）であり、板金(sheet metal)からなる単一の円形シートから作られる常温成形ギア(cold-former gear)を開示する。
【０００５】
また、ハマイカーズ(Hamaekers)の米国特許第５，９６６，９９６号（１９９９）も、この技術の代表であり、互いに粘弾性層により分離された少なくとも２つの金属機械要素(metal machine elements)を含む環状機械部品(annular machine part)を開示する。別個独立に製造された延出部品(extension piece)が、機械要素の一つから突出する。
【０００６】
また、この技術の代表は、内側ハブとエラストマリングにより結合された外側リングを備えるフロウデンベルグノック(Freudenberg NOK)により製造されたクランクシャフトダンパである。パルスリングは内側ハブに圧入される。
【０００７】
従来技術のパルスリングは、内側ハブと一体的ではなく、それらは内側ハブあるいはダンパから外れ得る。
【０００８】
必要とされているのは、一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパである。必要とされているのは、一体的パルスリングが内側ハブにおいてフロー成形された(flow formed)一体的パルスリングを備えるクランクシャフトダンパである。本発明はこれらの要求に合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパを提供することが本発明の特徴である。
【００１０】
本発明の他の特徴は、一体的パルスリングが内側ハブにおいてフロー成形された一体的パルスリングを備えたクランクシャフトダンパを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、本発明の以下の説明と添付された図面により指摘され明らかとされる。
【００１２】
本発明は、一体的パルスリングを備える改良されクランクシャフトダンパを備える。クランクシャフトダンパは、エラストマの連結部材を各々の間に介装した内側ハブと外側プーリとを備える。エラストマ部材はクランクシャフトの振動を減衰する。一体的パルスリングは、板金打抜板(sheet metal blank)をフロー成形(flow forming)することにより内側ハブの一部として製造される。
【００１３】
この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するのに用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のダンパの従来技術に対する改良点は、多くの折り曲げにある。本発明のダンパは、従来技術における２つの分離された部品とは全く異なり、フロー成形された一体的パルスリングを用いることにより、より高いタイミング精度の達成を可能とする。これは、内側ハブとプーリに対するパルスリングの位置精度を径方向及び横方向双方に対して著しく向上する。これは同様に、タイミングをとる目的のためのクランクシャフト位置測定精度を向上する。また、連結部材を収容するためのより精密な寸法の隙間がリングとプーリとの間に達成され、より良い繰り出しと同心性が達成される。本発明のダンパはさらに、従来技術の構成よりも強度がある。本発明のパルスリングは、従来技術のように内側ハブから外れることがない。製造に当たっては、本発明のダンパは、従来技術に比べて部品数が少なく、少ない組立作業しか必要としない。本発明のダンパはフロー成形されることから、このパルスリングの品質は従来技術で製造されたパルスリングに勝る。
【００１５】
図１は本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。本発明のクランクシャフトダンパ１００は金属材料から成形され、内側部材すなわちハブ１１０と外側部材すなわちリング１２０を備える。可撓性連結部材１４は内側ハブ１１０と外側リング１２０との間に嵌め込まれる。好ましい実施形態では、連結部材１４は、粘弾性、エラストマリングである。エラストマリング１４は、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＶＡＭＡＣ、ＥＶＭやこれらの混合物であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
内側ハブ１１０はセンタハブ１０を備える。センタハブ１０は、クランクシャフト（図示せず）が挿入されるボア１１を備える。内側ハブ１１０は、インタフェースリング１３が形成されるウェブ１２を更に備える。線Ｃ−Ｃは回転軸であるとともに本発明のダンパの中心線である。Ｃ−Ｃはクランクシャフト中心線（図示せず）に直列する。またＣ−Ｃは図２、図４（ａ）〜４（ｇ）、図５（ａ）〜５（ｄ）、図８（ａ）〜８（ｊ）、そして図９（ａ）〜９（ｃ）に図示される。
【００１７】
パルスリング１７は、内側ハブ１１０と一体的にフロー成形される。パルスリング１７は、本発明のダンパの回転軸Ｃ−Ｃに略垂直に延在する。パルスリング１７の外周縁は、タブすなわち歯１８を備える。歯１８はパルスリング１７から放射状に延出する。運転中は、本発明のダンパがクランクシャフトにおいて回転しているとき、歯１８はエンジン（図示せず）に設けられたセンサにより、エンジンの点火のタイミングを取るために検出される。
【００１８】
外側リング１２０はプーリ１５を備える。プーリ１５は、連結部材１４により内側ハブ１１０に係合される。この実施形態では、外側リング１２０はこの技術分野で知られている方法で鋳造される。連結部材１４と任意の適切な形状を備え得るプーリ内側面２０とを連結する外側インタフェースリング面１９は、弧状曲面を含む。面１９と面２０と部材１４は、ユーザによって要求され得る他の協働的な形状であってもよく、波節(nodes)や波面(undulations)を含む。面１９と面２０は、さもなければ、前述された形状(profile)が組み込まれた実質的な円筒形状である（図３参照）。プーリ１５は、マルチリブド形状(multi-ribbed profile)１６を持つベルトベアリング面を備える。またベルトベアリング面１６は、歯付形状(toothed profile)すなわちＶ−ベルト形状(v-belt profile)であるかもしれない。
【００１９】
ウェブ１２の基準面(plane)Ｐ１は、ベルトベアリング面の基準面(plane)Ｐ２−Ｐ２から距離Ｄ１オフセットされる。この片持梁構造は、ベルトベアリング面１６がエンジンに向けて引っ込められることを可能にし、これによりエンジン前方においては、小さいクリアランスしか要求されない。
【００２０】
図２は、本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。プーリ２５を備える外側リング１３０は、この実施形態では、この分野で知られている方法でスピン(spun)すなわちフロー成形される。ベルトベアリング面２６はマルチリブド形状を備え、プーリ２５の外側面にスピンすなわちフロー成形さる。またベルトベアリング面１６は、歯付形状すなわちＶ−ベルト形状であってもよい。面３０は面１９と協働する。他の全ての構成部品は図１において説明されたものと同様である。
【００２１】
ウェブ１２の基準面Ｐ１は、ベルトベアリング面の基準面Ｐ２−Ｐ２から距離Ｄ１オフセットされる。この片持梁構造は、ベルトベアリング面２６がエンジンに向けて引っ込められることを可能にし、これによりエンジン前方において、小さいクリアランスしか要求されない。
【００２２】
図３は本発明のクランクシャフトダンパの正面図である。歯１８は、パルスリング１７の周縁の回りに延出する。外側リング１２０は、内側ハブ１１０と部材１４を介して係合する。タイミング手段すなわち歯１８における間隙３０は、センサ（図示せず）により検出されるタイミング基準点を歯１８の間に備える。間隙３０は、センサにより検出され得る歯１８の中における不連続性の如何なる形態であってもよい。歯１８は外周縁の輪郭１６を超えて延出する。
【００２３】
図４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）、４（ｆ）、４（ｇ）は、製造経過を追った軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図４（ａ）は、打抜きのステップを示す。板金打抜板１０００は、既知の方法で円形状に打抜かれ切断される。その後それは回転マンドレルに取り付けられる。
【００２４】
図４（ｂ）は、ここにその全体が組み入れられるクッズシャー等(Kutzscher et al.)の米国特許第５，９８７，９５２号に開示された方法を含むこの分野で知られた工程によりスピン成形された閉ボアセンタハブ(closed bore center hub)１０を示す。図７（ａ）、７（ｂ）、７（ｃ）は、閉ボアすなわち盲ボアを備えたハブの成形過程(formation)を示す断面図である。図７（ａ）を参照すると、ハブは回転環状円盤(spinning annular disc)、すなわち回転マンドレルＭによって支持される打抜板１０００によって成形される。二次成形プロフィール(forming profile)ＲＡ１を有するローラＲＡは、打抜板１０００の片面１０１０に接して、径方向内側に方向ＳＲに向けて移動され、これにより、打抜板の部分６４をマンドレルに接しながら内側に移動してハブ１０を形成する。ローラＲＢは、成形過程において、マンドレルに接して打抜板１０００の外周縁を適切な位置に保持する。ローラＲＢは、マンドレルＭが回転するにしたがって、打抜板１０００及びマンドレルＭの上を転がる。図７（ｂ）は、ローラＲＡの方向ＳＲ２への更なる前進を示し、これにより部分６４をマンドレルポストＭＰに向けて内側に移動する。図７（ｃ）は完全に成形されたハブ１０を示す。図７（ｃ）では、ローラＲＣが、ハブ１０を最終形状に適合させている状態が示される。ローラＲＣは、完成されたハブ１０の円筒形状が適切に成形されるように、ローラＲＡとは異なる二次成形プロフィールＲＣ１を持つ。
【００２５】
ボア１１は、盲すなわち閉ボアであるため、径Ｄ１は、径Ｄ２よりも大きい（図１参照）。そして、ボルト等のファスナ（図示せず）が、本発明のダンパをシャフト（図示せず）に締結するために、穴１１ａを通して挿入されてもよい。本発明のダンパに、盲ボアを持たないハブを代わりに用いてもよく、このときダンパをクランクシャフト（図示せず）に固定するのにキーが用いられる。説明されたダンパのシャフトへの締結方法は、例示したに過ぎず、ダンパがシャフトに締結される方法を限定したものではない。
【００２６】
図４（ｃ）はインタフェースリング１３とパルスリング１７の成形過程(formation)を示す。この工程は更に図５（ａ）〜図５（ｄ）において示される。
【００２７】
図４（ｄ）は、この分野で知られている成形された面に施される機械加工を示す。ゴムインタフェース面１９は、エラストマ部材１４との適正な係合のための所定の仕上げを得るために機械加工される。エポキシ(epoxy)によるコーティングや塗装など、既知の処理を適切な表面仕上げに適用してもよい。
【００２８】
図４（ｅ）は、孔抜きステップを示す。歯１８とウェブ開口２７（図３参照）は、孔抜きにより形成される。孔抜きには、ウェブ開口２７を形成するために内側ハブ１１０から金属を取り除き、そして歯１８を形成するためにパルスリング１７から金属を取り除く、全ての既知の打抜き工程が含まれる。また歯１８は、既知の方法で、スピンすなわちフロー成形されてもよい。
【００２９】
図４（ｆ）は、インタフェースリング１３に連結部材エラストマリング１４によって係合される外側リング１２０を示す。このステップでは、外側リング１２０と内側ハブ１１０は相対的に固定された位置に保持される。部材１４はその後、リング１２０とハブ１１０との間で押圧される。部材１４は、部材１４の外側リング１２０と内側ハブ１１０との係合を促進するために、内側ハブと外側リングとの間で、厚さの約＞０％から約５０％の範囲において幾分圧縮された状態にある。部材１４を内側ハブ１１０と外側リング１２０の間に固定するために、接着剤が既知の方法により使用されてもよい。
【００３０】
図４（ｇ）は、この分野における既知の方法でセンタハブ１０を完成する最終機械加工のステップを示す。これは、機械加工、塗装またはコーティングによる所定の表面仕上げの適用を含む。
【００３１】
図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、５（ｄ）は、製造工程の軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図４（ｂ）に示された形状は更に、成形プロフィールＲＰ１を有し、打抜板１０００の集積部(gathered portion)１０５０を形成するために径方向内側に向け、方向ＤＲ１に移動するローラＲ１によって成形される。集積部１０５０は、マンドレル部Ｍ１とＭ２に接して集められる。集積部１０５０は、その後、回転プロフィールＲＰ２を有し、径方向内側に向け、方向ＤＲ２に移動するローラＲ２によって分割されると同時に、部分１０５０は、ローブ(lobe)１０６０を形成するように延ばされる（図５（ｂ）参照）。ローブ１０６０はマンドレル部Ｍ２に接して集められる。次に、ローブ１０６０は、方向ＤＲ３、その後方向ＤＲ４に移動するローラＲ３によって引き延ばされる。回転プロフィールＲＰ３を有するローラＲ３は更に、マンドレル部ＭＲ２に接して、インタフェースリング１３００とパルスリング１７００の大まかな形状にローブ１０６０を成形する（図５（ｃ）参照）。ローブ１０６０内側面１３０１は、図５（ｃ）の伸張ステップの間、マンドレル部ＭＲ２によって支持される。次に、回転プロフィールＲＰ４を有するローラＲ４を用いた最終的な引き延ばし成形が、インタフェースリング１３とパルスリング１７に最終的な形状を与え、これには面１９が含まれる（図４（ｄ）参照）。ローラＲ４は、パルスリング１７のための平坦面１７０１を形成するために、方向ＤＲ５に移動し、これによりリング１７の放射状に延出する最終的な部材形状を形成する（図５（ｄ）参照）。
【００３２】
図６は、本発明のダンパにおける内側ハブの断面斜視図である。内側ハブ１１０は、センタハブ１０を備える。センタハブ１０は、クランクシャフト（図示せず）を挿入できるボア１１を備える。内側ハブ１１０は更に、インタフェースリング１３が形成されるウェブ１２を備える。パルスリング１７は、ここで説明されるように、内側ハブ１１０と一体的に成形される。パルスリング１７の外周縁は、タブすなわち歯１８を備える。運転中、歯１８は間隙３０と同様に、エンジン（図示せず）に設けられたセンサにより検出される。
【００３３】
図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、８（ｇ）、８（ｈ）、８（ｉ）、８（ｊ）は、製造経過を追った軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図８（ａ）は、打抜きのステップを描く。板金打抜板２０００は、既知の方法で円形状に打抜かれ、すなわち切断される。それはその後回転マンドレルに取り付けられる。
【００３４】
図８（ｂ）、ここにその全体が組み入れられるクッズシャー等(Kutzscher et al.)の米国特許第５，９８７，９５２号に開示された方法を含むこの分野で知られた処理によりスピン成形された閉ボアセンタハブ(closed bore center hub)１０を示す。図７（ａ）、７（ｂ）、７（ｃ）は、この中の他の場所で記述されるように、閉ボアすなわち盲ボアを備えたハブの成形過程(formation)を示す断面図である。
【００３５】
図８（ｃ）は、一部成形された円盤のプレス成形を示す。オフセット２００１は、既知の処理により、ダンパウェブ１２へとプレスされる。
【００３６】
図８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）は、インタフェースリング１３とパルスリング１７の成形過程を示し、これは図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）においてより完全に示される。
【００３７】
図８（ｇ）は、この分野で知られているように、成形された面に施される機械加工を示す。ゴムインタフェース面１９は、エラストマ部材１４との適正な係合のために機械加工される。所定の表面仕上げが、エポキシ(epoxy)によるコーティングや塗装など、既知の処理によって適用されてもよい。
【００３８】
図８（ｈ）は、孔抜きステップを示す。歯１８とウェブ開口２７（図３参照）は、穴抜きにより形成される。孔抜きには、ウェブ開口２７を形成するために内側ハブ１１０から金属を取り除き、そして歯１８を形成するためにパルスリング１７から金属を取り除く、全ての既知の打抜き工程が含まれる。また歯１８は、既知の方法で、スピンすなわちフロー成形されてもよい。
【００３９】
図８（ｉ）は、インタフェースリング１３に連結部材エラストマリング１４によって係合される外側リング１２０を示す。このステップでは、外側リング１２０と内側ハブ１１０は相対的に固定された位置に保持される。部材１４はその後、リング１２０とハブ１１０との間で押圧される。部材１４は、部材１４の外側リング１２０と内側ハブ１１０との係合を促進するために、内側ハブと外側リングとの間で、厚さの約＞０％から約５０％の範囲において幾分圧縮された状態にある。部材１４を内側ハブ１１０と外側リング１２０の間に固定するために、接着剤が既知の方法により使用されてもよい。
【００４０】
図８（ｊ）は、この分野における既知の方法でセンタハブ１０を完成する最終機械加工のステップを示す。これは、機械加工や塗装による所定の表面仕上げの適用を含む。
【００４１】
図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）は、製造工程の軸Ｃ−Ｃに沿った半断面図である。図８（ｃ）に示されたダンパ抜板は、回転マンドレル部Ｍ３とＭ４の間に固定される。図８（ｃ）に示された形状は更に、成形プロフィールＲＰ５を有し、打抜板２０００のアール部(radius portion)２００２を形成するために実質的に径方向内側に向け、方向ＤＲ６に移動するローラＲ５によって成形される。弧状アール部２００２は、ローラＲ５の動きにより、マンドレル部Ｍ４に接して成形される。アール部２００２は、その後回転プロフィールＲＰ５を有し、パルスリング１７の大まかな形状を作るために実質的に径方向外側に向け、方向ＤＲ７に移動するローラＲ５によって引き延ばされる。図９（ｂ）を参照すると、方向ＤＲ８に移動するローラＲ５は、その後パルスリング１７と、マンドレル部ＭＲ３とＭＲ４に接してインタフェースリング１３の大まかな形状２００３を完成する。図９（ｃ）では、回転プロフィールＲＰ６を有するローラＲ６が、更にパルスリング１７を平らにし、インタフェースリング１３の最終形状、特に面１９を与えるために、実質的に径方向内側に向け、方向ＤＲ９に移動する。
【００４２】
この別の実施形態では、オフセット２００１はインタフェースリングと、ベアリング面１６、２６の実質的に中心に置かれ、放射状に配列される（図１、２、８（ｉ）、８（ｊ）参照）。これは、ベルトベアリング面のダンパウェブに対する配置において、この方法が様々に利用できることを示している。これは同様に、エンジンコンパートメント内の利用可能な空間の使用を最適化するようにユーザがフロー成形されたダンパを設計することを可能にする。
【００４３】
ここでは、本発明の１つの形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。
【図２】本発明のクランクシャフトダンパの断面図である。
【図３】本発明のクランクシャフトダンパの正面図である。
【図４】製造経過を追った半断面図である。
【図５】製造過程の半断面図である。
【図６】本発明のダンパの内側ハブの断面斜視図である。
【図７】閉ボアを有するハブの製造過程の断面図である。
【図８】製造経過を追った半断面図である。
【図９】製造過程の半断面図である。
Claims (14)
- 外側に実質的円筒面を有する内側部材と、
内側に実質的に円筒面を有する外側部材とを備え、
前記内側部材の外側面と前記外側部材の内側面が可撓性連結部材により連結され、
前記内側部材が更に、一体的放射状延出部材を備え、前記一体的放射状延出部材が前記内側部材の外周縁の周りから延出する複数の離間されたタブを備える
ことを特徴とするダンパ。 - 前記内側部材が更に、シャフトを係合するためのハブを備えることを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
- 前記外側部材が更に、所定の形状を有するベルトベアリング面を備えることを特徴とする請求項２に記載のダンパ。
- 前記ベルトベアリング面がマルチリブド形状であることを特徴とする請求項３に記載のダンパ。
- 前記ハブが更に、シャフトを係合するためのボアを形作ることを特徴とする請求項２に記載のダンパ。
- 前記可撓性連結部材がエラストマ素材であることを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
- 更に、センサにより検出される不連続性を備えることを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
- 前記不連続性が隣接するタブ間の間隙であることを特徴とする請求項７に記載のダンパ。
- 回転マンドレルに支持された第１環状円盤をスピン成形することにより第１リングを成形する工程であって、前記第１円盤の一面に接して第１ローラを径方向内側に移動し、ハブを形成するために第１円盤の一部をマンドレルに接して内側方向に移動させ、第１環状円盤端部に接して第２ローラを径方向内側に押圧し、前記第１環状円盤の集積部を形成し、前記集積部をローラの径方向内側への移動により分割すると同時に前記集積部からローブを形成し、前記ローブを第２ローラの径方向外側への移動により引き延ばし同時に前記集積部の一部を支持し、これにより同時に実質的に前記第１リングの回転軸に垂直な放射状延出部材を形成する工程と、
前記放射状延出部材の外周縁の周りから延出する複数のタブを成形する工程と、
回転マンドレルに支持された第２環状円盤をスピン成形することにより第２リングを成形する工程であって、第２環状円盤端部に接して第１ローラを径方向内側に移動して前記第２環状円盤の集積部を形成し、所定の輪郭を有するローラを前記集積部に接して押圧し第２環状リング外側面に所定の輪郭を形成する工程と、
可撓性連結部材を前記第１リング及び前記第２リングの間に係合させることにより前記第１リングを前記第２リングに連結する工程と
を備えるクランクシャフトダンパ成形方法。 - 前記連結部材がエラストマ素材であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
- 更に、前記第１リングの外側面に所定の形状を形成し、前記第２リングの内側面に前記第１リングの外側面の形状と協働する所定の形状を形成する工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
- 前記第２リングの外側面にマルチリブド形状を形成する工程を備える請求項１０に記載の方法。
- 前記タブを形成するための打抜き工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
- 前記複数のタブの中に間隙を形成する工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
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