JP2006308041A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】過大なトルク変動の入力時に円周方向のすべりを生じるすべり機構を有するトルク変動吸収ダンパにおいて、装着スペースを軸方向に対して小さくすると共に、性能の向上を図る。
【解決手段】互いに径方向に並んで同心的に形成された内周筒部１２及びリム部１４を有するハブ１と、前記リム部１４の外周にラジアルベアリング２を介して支持されたプーリ３と、前記内周筒部１２の外周に取付フランジ４１を介して取り付けられたダイナミックダンパ４と、ハブ１側に所定の大きさを超えるトルクによってすべりを発生するすべり機構６を介して配置されたディスクプレート５と、プーリ３から延びる内向きフランジ部３２とディスクプレート５との軸方向対向面間を弾性的に結合するカップリングゴム７からなる。すべり機構６は、ディスクプレート５を第一及び第二のスラストベアリング６１，６２の間に挟み込んでばね６３で軸方向に圧接させた構造を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プーリとその外周に巻き掛けられたベルトが、トルクの変動によって破損するのを防止するためのトルク変動吸収ダンパに関する。

自動車エンジンの駆動力の一部は、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器に与えられるが、クランクシャフトはエンジン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設けられる。

この種のトルク変動吸収ダンパでは、例えばエンジンの始動時等において大きなトルク変動が入力されると、クランクシャフトに固定されたハブと外周側のプーリとの間を弾性的に連結しているカップリングゴムが、過大な歪によって破損するおそれがあり、あるいはプーリの振れ回りによってその外周に巻き掛けられたベルトがスリップするので、異音が発生したり、摩耗や張力変動によって耐久性が低下するおそれがある。そして、このような問題を解決したトルク変動吸収ダンパとしては、従来、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
実公平３−９５４５号公報

すなわち、上記特許文献に記載されたトルク変動吸収ダンパは、クランクシャフトに固定されたハブ（内側ハブ）と、プーリ（外側ハブ）の内周に取り付けられたカップリングゴム（変動吸収ゴム）との間にすべり機構が設けられ、過大なトルクや回転変動が入力されると、このすべり機構において、円周方向のすべりを発生するようになっていて、これによってカップリングゴムに過大な歪が発生するのを防止すると共に、前記プーリとその外周に巻き掛けられたベルトとのスリップを防止することができるものである。

しかしながら、上記特許文献に記載された従来のトルク変動吸収ダンパによれば、軸受と、すべり機構と、カップリングゴム（変動吸収ゴム）と、ゴム及び環状質量体（振動リング）からなるダイナミックダンパが、軸方向に並んでいるため、装着スペースが大きなものとなっていた。また、すべり機構は、板状軸受の片側でのみ摩擦力を発生するため、十分なトルク伝達力を確保することが困難であった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、過大なトルク変動の入力時に円周方向のすべりを生じるすべり機構を有するトルク変動吸収ダンパにおいて、装着スペースを軸方向に対して小さくすると共に、性能の向上を図ることにある。

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、互いに径方向に並んで同心的に形成された内周筒部及びリム部を有するハブと、前記リム部の外周にラジアルベアリングを介して支持されたプーリと、前記内周筒部の外周に取付フランジを介して取り付けられたダイナミックダンパと、前記ハブ側に所定の大きさを超えるトルクによってすべりを発生するすべり機構を介して配置されたディスクプレートと、前記リム部とダイナミックダンパの間に配置されて前記プーリから延びる内向きフランジ部と前記ディスクプレートとの軸方向対向面間を弾性的に結合するカップリングゴムと、からなるものである。

上記構成において、ハブは、回転軸に取り付けられてこの回転軸と一体に回転される。プーリは、外周に巻き掛けられるベルトを介して動力を補機等へ伝達するものであり、ダイナミックダンパは、ハブに入力された捩り振動を、所定の回転数（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低減するものである。すべり機構は、ハブに入力された駆動トルクを、摩擦力によってディスクプレートへ伝達し、所定の大きさを超えるトルク変動や回転変動が入力された場合に、円周方向のすべりを発生することによって、過大なトルク変動の伝達を遮断するものである。また、カップリングゴムは、ハブからすべり機構を介してディスクプレートに入力された駆動トルクを、捩り方向剪断変形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。

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、すべり機構が、取付フランジとディスクプレートの軸方向対向面間に介在された第一のスラストベアリングと、前記ディスクプレートにおける前記第一のスラストベアリングと反対側に配置された第二のスラストベアリングと、この第二のスラストベアリングを前記ディスクプレートに押し付けるばねと、からなるものである。

すなわち上記構成において、カップリングゴムに結合されたディスクプレートは、内周部が第一及び第二のスラストベアリングに挟み込まれ、ばねは、第二のスラストベアリングと、ディスクプレートの内周部と、第一のスラストベアリングと、ダイナミックダンパの取付フランジとを互いに軸方向に圧接させることによって、摩擦係合による所要のトルク伝達力を発生させるものである。

請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、過大なトルク変動が入力された場合には、すべり機構に円周方向のすべりを生じることによって、カップリングゴムや、プーリに巻き掛けられたベルトへの過大トルクの伝達を遮断するので、カップリングゴムやベルトの寿命低下、あるいはベルトのスリップによる異音の発生を有効に防止することができる。また、プーリ、カップリングゴム及びダイナミックダンパが径方向に並んでおり、しかもカップリングゴム、ダイナミックダンパ及びすべり機構が、ハブの内周筒部とリム部の空間に収まっているので、取付スペースを節減することができる。

請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、ディスクプレートが第一及び第二のスラストベアリングの間に挟み込まれているので、トルク伝達のための十分な摩擦係合力を確保することができる。

以下、本発明に係るトルク変動吸収ダンパについて、図面を参照しながら詳細に説明する。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、軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図２は、分解状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。なお、以下の説明において、「正面側」とは図１における左側であって、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、すなわち不図示のエンジンが存在する側のことである。

図１及び図２における参照符号１は、自動車エンジンのクランクシャフト（不図示）に取り付けられるハブである。このハブ１は、金属板をプレス成形することにより製作されたものであって、内周にクランクシャフトの軸端が固定される軸孔１１ａを有する内周フランジ部１１と、この内周フランジ部１１の外周から正面側へ延びる内周筒部１２と、この内周筒部１２の正面側の端部から外周側へ展開した円盤部１３と、更にこの円盤部１３の外周部から背面側へ延びて内周筒部１２と径方向に並んだ同心の円筒状に形成されたリム部１４からなる。

ハブ１のリム部１４の外周にはラジアルベアリング２を介してプーリ３が支持されている。このプーリ３は、金属からなるものであって、内周面は円筒面状に形成され、外周面にはポリＶ溝３１が形成されていて、不図示のオルタネータやウォーターポンプ等の補器に駆動トルクを伝達するためのベルトが巻き掛けられるようになっている。プーリ３の背面側の端部からは、内周へ内向きフランジ部３２が延在されている。また、ラジアルベアリング２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円筒状に成形されたものである。

ハブ１の内周筒部１２の外周には取付フランジ４１を介してダイナミックダンパ４が取り付けられている。

取付フランジ４１は、金属板のプレス成形等により製作されたものであって、ハブ１における内周筒部１２の外周面に圧入されたスリーブ４１ａと、その正面側の端部から円盤状に展開したフランジ本体４１ｂからなる。

ダイナミックダンパ４は、取付フランジ４１におけるフランジ本体４１ｂの背面側に配置された環状質量体４２と、この環状質量体４２と前記フランジ本体４１ｂの間を円周方向相対変位可能に弾性的に連結するダンパゴム４３からなるものであって、所定の振動数（回転数）域で捩り方向に共振するバネ−マス系をなす。そして、その捩り方向固有振動数（共振周波数）は、環状質量体４２の円周方向慣性質量と、ダンパゴム４３の捩り方向剪断ばね定数によって、エンジンの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に同調されている。

このダイナミックダンパ４は、不図示の金型内に、取付フランジ４１と環状質量体４２を同心的にセットし、型閉じによってこの取付フランジ４１のフランジ本体４１ｂと環状質量体４２との間に画成される環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記フランジ本体４１ｂと環状質量体４２に加硫接着したものである。環状質量体４２は、鉄系等の比重の大きい金属材料の鋳造等によって製作され、ダンパゴム４３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。

取付フランジ４１のフランジ本体４１ｂにおけるダンパゴム４３と反対側には、すべり機構６を介してディスクプレート５が円周方向摺動可能に配置されている。

ディスクプレート５は、金属板のプレス成形等により製作されたものであって、内周部５１が円盤状に形成され、外周部５２が正面側へ適当な傾斜角度をもって倒れた円錐面をなしている。また、ディスクプレート５の内径は、ハブ１の内周筒部１２より僅かに大径であり、外径は、ハブ１のリム部１４より僅かに小径である。

すべり機構６は、ハブ１側の部材である取付フランジ４１のフランジ本体４１ｂと、ディスクプレート５の内周部５１との軸方向対向面間に介在された第一のスラストベアリング６１と、ディスクプレート５の内周部５１における第一のスラストベアリング６１と反対側に配置された第二のスラストベアリング６２と、この第二のスラストベアリング６２を前記ディスクプレート５の内周部５１に押し付ける皿ばね６３からなるものである。したがって、取付フランジ４１は、ハブ１へのダイナミックダンパ４の取付・支持手段と、皿ばね６３によるすべり機構６の軸方向荷重を受ける手段とを兼ねるものである。

第一及び第二のスラストベアリング６１，６２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平ワッシャ状に成形されたものであり、皿ばね６３は金属板の打ち抜きプレスによって円錐面状に成形されたものであって、第二のスラストベアリング６２と、ハブ１の円盤部１３との間で軸方向に適宜変形された状態で介在されている。また、この皿ばね６３は、多数のスリット（不図示）が放射状に形成されることによって、ばね性が与えられている。

すなわち、ディスクプレート５の内周部５１は、第一及び第二のスラストベアリング６１，６２の間に挟み込まれ、皿ばね６３は、軸方向の変形に対する反力によって、第二のスラストベアリング６２と、ディスクプレート５の内周部５１と、第一のスラストベアリング６１と、取付フランジ４１のフランジ本体４１ｂとを互いに圧接させ、その接触面同士で所要の摩擦係合力を発生させるものである。なお、このすべり機構６におけるすべりトルクは、カップリングゴム７のトルク伝達力よりも小さいものであることは当然であり、また、プーリ３とこれに巻き掛けられたベルトの摩擦力よりも小さいものとなっている。

ハブ１のリム部１４とダイナミックダンパ４の間には、プーリ３の内向きフランジ部３２と、ディスクプレート５の傾斜した外周部５２との軸方向対向面間を弾性的に結合する円筒状のカップリングゴム７が配置されている。このカップリングゴム７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、不図示の金型内に、プーリ３とディスクプレート５を同心的にセットし、型閉じによってこのプーリ３の内向きフランジ部３２とディスクプレート５の外周部５２との間に画成される環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記内向きフランジ部３２とディスクプレート５の外周部５２に加硫接着したものである。

カップリングゴム７は、クランクシャフトと一体回転するハブ１から、すべり機構６の摩擦係合力によってディスクプレート５に伝達された駆動トルクを、円周方向剪断変形作用によって平滑化しながら、プーリ３へ伝達するものである。そして、クランクシャフトのトルク変動は、低回転領域で顕著になることから、このカップリングゴム７は、バネ定数を極力低くすると共に、捩り方向への許容変形量を極力大きくし、しかも大きなトルク伝達力を与えるため、軸方向及び径方向の肉厚が十分に大きなものとなっている。また、ディスクプレート５の外周部５２が正面側へ倒れた円錐面状をなしていることによって、カップリングゴム７は、軸方向の肉厚が外周側ほど大きくなっており、これによって、ディスクプレート５とプーリ３の内向きフランジ部３２の間で円周方向剪断変形を受けた時に、内周側と外周側とで剪断応力がほぼ均一になるようにしてある。

このトルク変動吸収ダンパの組立においては、まず図２に示される分離状態から、ハブ１の内周筒部１２、円盤部１３及びリム部１４でコ字形に囲まれた環状空間Ｓに、皿ばね６３及び第二のスラストベアリング６２を順次挿入し、次にプーリ３及びディスクプレート５とカップリングゴム７の一体成形物におけるディスクプレート５を、前記環状空間Ｓに挿入すると共に、プーリ３を、ハブ１のリム部１４の外周にラジアルベアリング２を介して外挿し、更に、前記環状空間Ｓに第一のスラストベアリング６２を挿入してから、ダイナミックダンパ４における取付フランジ４１のスリーブ４１ａを、ハブ１の内周筒部１２の外周面に圧入することによって、図１のように組み立てられる。ここで、取付フランジ４１は、前記内周筒部１２への圧入過程で、フランジ本体４１ｂが第一のスラストベアリング６２、ディスクプレート５の内周部５１及び、第二のスラストベアリング６２を介して皿ばね６３を軸方向に押圧するので、この皿ばね６３に適宜圧縮変形を与えることができる。

すなわち、この形態によれば、プーリ３、カップリングゴム７及びダイナミックダンパ４が径方向に並んでいるので、取付スペースを軸方向に対して小さいものとすることができる。しかもカップリングゴム７、ダイナミックダンパ４及びすべり機構６が、ハブ１の内周筒部１２、円盤部１３及びリム部１４でコ字形に囲まれた環状空間Ｓに収まっているので、取付スペースに無駄がなく、よってコンパクト化が可能である。

以上の構成を備えるトルク変動吸収ダンパは、自動車エンジンのクランクシャフトの軸端に、ハブ１の内周フランジ部１１が不図示のボルトなどを介して装着され、このクランクシャフトと共に回転されて、プーリ３に巻き掛けられた不図示のベルトから、オルタネータやウォーターポンプ等の補器に駆動トルクを伝達すると共に、周期的なトルク変動（捩り振動）を吸収するものである。

詳しくは、ハブ１に入力されたクランクシャフトの駆動トルクは、まずすべり機構６を介してディスクプレート５に伝達される。すべり機構６は、ディスクプレート５の内周部５１を第一及び第二のスラストベアリング６１，６２に挟み込んで、皿ばね６３の付勢力によって、第二のスラストベアリング６２と、ディスクプレート５の内周部５１と、第一のスラストベアリング６１と、取付フランジ４１のフランジ本体４１ｂとを互いに軸方向に圧接させた構造となっているので、接触面積が大きく、これによって、トルク伝達のための所要の摩擦力を確保することができる。

すべり機構６からディスクプレート５に伝達された駆動トルクは、エンジンの機関振動に起因する捩り振動（トルク変動）を含んでいるが、このような捩り振動は、ディスクプレート５とプーリ３の内向きフランジ部３２との間でカップリングゴム７が円周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、これによって、プーリ３への伝達トルクが平滑化される。したがって、このプーリ３と、捩り振動（トルク変動）が入力されているハブ１のリム部１４との間で、ラジアルベアリング２は円周方向に反復摺動されており、これによって摩擦減衰を発生する。

また、環状質量体４２とダンパゴム４３からなるダイナミックダンパ４は、クランクシャフトの共振によってその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。

また、エンジンのクランキング等による過大なトルク変動が入力された場合には、このトルク変動が、すべり機構６によるハブ１とディスクプレート５との間の摩擦係合力よりも大きくなると、すべり機構６（例えばディスクプレート５と、その両側の第一及び第二のスラストベアリング６１，６２との間）に円周方向のすべりを生じ、これによって過大なトルク変動の伝達が遮断される。そして、そのすべりトルクは、許容されるカップリングゴム７の円周方向歪の大きさや、プーリ３とこれに巻き掛けられたベルトの摩擦力を考慮して、適切に設定されているため、カップリングゴム７の過大変形や、ベルトのスリップ及びこれに伴う異音の発生や、ベルトの張力変化によるバタツキが起こらない。したがって、カップリングゴム７やベルトの破損が有効に防止される。

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、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 図１の形態によるトルク変動吸収ダンパの分解状態を、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
１１ 内周フランジ部
１２ 内周筒部
１３ 円盤部
１４ リム部
２ ラジアルベアリング
３ プーリ
３１ ポリＶ溝
３２ 内向きフランジ部
４ ダイナミックダンパ
４１ 取付フランジ
４２ 環状質量体
４３ ダンパゴム
５ ディスクプレート
５１ 内周部
５２ 外周部
６ すべり機構
６１ 第一のスラストベアリング
６２ 第二のスラストベアリング
６３ 皿ばね（ばね）
７ カップリングゴム

Claims (2)

1. 互いに径方向に並んで同心的に形成された内周筒部（１２）及びリム部（１４）を有するハブ（１）と、前記リム部（１４）の外周にラジアルベアリング（２）を介して支持されたプーリ（３）と、前記内周筒部（１２）の外周に取付フランジ（４１）を介して取り付けられたダイナミックダンパ（４）と、前記ハブ（１）側に所定の大きさを超えるトルクによってすべりを発生するすべり機構（６）を介して配置されたディスクプレート（５）と、前記リム部（１４）とダイナミックダンパ（４）の間に配置されて前記プーリ（３）から延びる内向きフランジ部（３２）と前記ディスクプレート（５）との軸方向対向面間を弾性的に結合するカップリングゴム（７）と、からなることを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。
2. すべり機構（６）が、取付フランジ（４１）とディスクプレート（５）との軸方向対向面間に介在された第一のスラストベアリング（６１）と、前記ディスクプレート（５）における前記第一のスラストベアリング（６１）と反対側に配置された第二のスラストベアリング（６２）と、この第二のスラストベアリング（６２）を前記ディスクプレート（５）に押し付けるばね（６３）と、からなる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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