JP2007016805A - トーショナルダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ１の外周筒部１３と環状質量体２の間に弾性体３を嵌合したトーショナルダンパにおいて、ハブ１からの弾性体３及び環状質量体２の脱落を生じることのない構造とする。
【解決手段】金属板のプレス成形品からなり内燃機関のクランク軸に取り付けられるハブ１と、このハブ１の円盤部１２から円筒状に延びる外周筒部１３の内周側に同心的に配置された環状質量体２と、前記外周筒部１３と環状質量体２の間に圧接状態に嵌合されたゴム状弾性材料からなる弾性体３とを備え、外周筒部１３における前記円盤部１２と反対側の端部に、内径が環状質量体２の外径より小さいストッパ１４が屈曲形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば内燃機関のクランク軸等の回転軸に、捩り振動を吸収するために装着されるトーショナルダンパに関する。

車両の内燃機関のクランク軸に、回転に伴って生じる捩り振動（回転方向の振動）を吸収するトーショナルダンパは、クランク軸に固定される金属製のハブの外周に、ゴム状弾性材料からなる環状の弾性体を介して金属製の環状質量体を同心的かつ弾性的に連結した構成を備え、捩り方向への共振による動的吸振効果によって、特定の回転数域における捩り振動を低減するものである。トーショナルダンパには、例えば下記の特許文献１に開示されているような、嵌合型トーショナルダンパと呼ばれるものがあり、この種のものは、環状に成形した弾性体を、ハブと環状質量体の対向周面間の環状隙間に軸方向一方から圧入嵌合することによって製作される。

しかしながら、特許文献１のような嵌合型トーショナルダンパは、ハブ又は環状質量体と弾性体との嵌合面間で滑りを生じやすく、しかも万一弾性体が破損したような場合に、ハブから弾性体及び環状質量体が脱落するおそれがあった。

また、特許文献２は、嵌合型のトーショナルダンパにおいて、ハブの軸方向一端に、弾性体の脱落を防止するためのストッパを設けたものであるが、このストッパは製作が難しく、しかも軸方向一方への脱落防止機能しか発揮することができなかった。
特開平０６−１５９４３９号公報 特開平１１−１５９５７７号公報

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、その技術的課題は、ハブの外周筒部と環状質量体の間に弾性体を嵌合したトーショナルダンパにおいて、ハブからの弾性体及び環状質量体の脱落を生じることのない構造とすることにある。

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の発明に係るトーショナルダンパは、金属板のプレス成形品からなり内燃機関のクランク軸に取り付けられるハブと、このハブの円盤部から円筒状に延びる外周筒部の内周側に同心的に配置された環状質量体と、前記外周筒部と環状質量体の間に圧接状態に嵌合されたゴム状弾性材料からなる弾性体とを備え、前記外周筒部における前記円盤部と反対側の端部に、内径が前記環状質量体の外径より小さいストッパが屈曲形成されたことを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係るトーショナルダンパは、請求項１に記載の構成において、ハブの外周筒部の内周面にプーリ溝による凹凸条が屈曲形成されたことを特徴とするものである。

請求項１の発明に係るトーショナルダンパによれば、弾性体及び環状質量体がハブの円盤部とストッパによって軸方向両側から挟まれ、軸方向変位を規制されるため、弾性体がハブの外周筒部あるいは環状質量体との間で滑りを生じたり、万一破損しても、弾性体及び環状質量体が、ハブから脱落してしまうのを有効に防止することができる。しかもストッパはハブと別部材にせずに、ハブの外周筒部の端部をカシメ屈曲することで容易に形成することができる。

請求項２の発明に係るトーショナルダンパによれば、ハブの外周筒部の内周面にプーリ溝による凹凸条が屈曲形成されたことによって、弾性体との接触面積が大きくなり、滑りが発生しにくいものとなる。

図１は、本発明に係るトーショナルダンパの好ましい実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図で、図における左側が正面側、すなわち車両のフロント側であり、図１における右側が背面側、すなわち不図示の内燃機関が存在する側である。

図１に示されるトーショナルダンパは、車両の内燃機関のクランク軸（不図示）の軸端に取り付けられるハブ１と、このハブ１の外周筒部１３の内周側に同心的かつ相対変位可能な状態で配置された環状質量体２と、前記外周筒部１３と環状質量体２との間に圧接状態に嵌合された弾性体３とからなる。

ハブ１は、厚手の鋼板やアルミニウム板等の金属板をプレス成形することによって製作されたものであって、クランク軸の軸端への固定部である軸孔１１ａが形成されたボス部１１と、その正面側の端部から外周側へ延在された円盤部１２と、その外周端部から正面側へ延在された外周筒部１３と、更にこの外周筒部１３の正面側の端部から内周側へ屈曲したストッパ１４とを有する。ストッパ１４は、図示のように円周方向に連続したものであっても、あるいは所定の間隔で断続したものであっても良く、その先端部１４ａの内径φ１が、環状質量体２の外径φ２より小さいものとなっている。

ハブ１の円盤部１２には、複数の通孔１２ａが等位相間隔で開設されている。また、このハブ１（外周筒部１３）は、ベルトを巻き掛けて補機へ回転力を伝達するためのプーリとして機能するものであって、外周筒部１３の外周面には、ポリＶ溝１３ａが転造等により屈曲形成されている。なお、ポリＶ溝１３ａは、請求項１に記載されたプーリ溝に相当するものである。

環状質量体２は、鉄系等の金属で製作されたものであって、単純な円環状に形成され、ハブ１の外周筒部１３の内周側、言い換えればハブ１の円盤部１２の正面側に配置されている。また、環状質量体２の外周面２ａにおける軸方向両端近傍は、環状質量体２の端面へ向けて小径になる円錐面（面取り）２ｂが形成されている。

弾性体３は、例えば耐熱性、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に成形され、ハブ１の外周筒部１３の内周面と、これに径方向に対向する環状質量体２の円筒面状外周面との間に、適当に径方向に圧縮された状態で嵌着されている。また、この弾性体３の軸方向両端３ａ，３ａは、圧縮によって環状質量体２の両端から膨出し、ハブ１における円盤部１２の外周部及びストッパ１４の内側面と接触している。

環状質量体２と弾性体３は、所定の回転数域で捩り方向（円周方向）へ共振する副振動系を構成しており、その捩り方向固有振動数（共振周波数）は、環状質量体２の円周方向慣性質量と、弾性体３の捩り方向剪断ばね定数によって、クランク軸の捩り振動の振幅が極大となる振動数域（クランク軸の捩り共振周波数域）に設定されている。

上述の構成を備えるトーショナルダンパは、ハブ１のボス部１１の軸孔１１ａにおいて、図示されていないボルト及びキー等によって内燃機関のクランク軸の軸端に固定され、前記内燃機関の駆動時に、クランク軸と共に回転されるものである。そして、クランク軸の回転中に、ハブ１を介して入力される捩り振動が、クランク軸の振幅が極大となる振動数域になると、環状質量体２と弾性体３とによって構成される副振動系が、入力振動と逆位相の振動波形で共振し、すなわちその共振によるトルクは入力振動のトルクと逆方向に生じるため、クランク軸の捩り振動のピークを有効に低減する動的吸振効果（ダイナミックダンパ効果）を発揮する。

ここで、ハブ１の外周筒部１３の内周面は、転造等によるポリＶ溝１３ａの成形によって、このポリＶ溝１３ａと対応する凹凸条１３ｂが円周方向へ連続して形成されており、弾性体３の外周面３ｂは、この凹凸条１３ｂに倣って変形された状態で嵌合している。したがって、ハブ１の外周筒部１３と弾性体３との間には、滑りが生じにくいものとなっている。そして弾性体３の内周面３ｃも、その軸方向両端が、環状質量体２の外周面２ａにおける円錐面２ｂに嵌合しているため、滑りが生じにくいものとなっている。

また、弾性体３がハブ１の外周筒部１３あるいは環状質量体２との間で滑りを生じたり、弾性体３が万一破損するようなことがあっても、弾性体３及び環状質量体２が、ハブ１から脱落してしまうことはない。これは、背面側への弾性体３及び環状質量体２の変位・脱落はハブ１の円盤部１２によって阻止され、正面側への変位・脱落は、ストッパ１４によって阻止されるからである。

ここで、図１のトーショナルダンパの製造に際しては、予めハブ１の外周筒部１３を、製造完了状態（設計寸法）よりも適宜大径に予備成形しておき、この外周筒部１３と環状質量体２との間に弾性体３を配置してから、外周筒部１３を設計寸法まで絞り加工することによって、弾性体３に予圧縮を与えるといった方法が採用可能である。図２は、そのような方法の一例として、ハブ１の外周筒部１３の絞り加工過程を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

すなわち、図２に示される例では、外周面にポリＶ溝１３ａと対応する成形用環状凹凸４ａが形成された転造ダイス４を用い、ハブ１をその軸心Ｏの周りに回転させながら、この転造ダイス４をポリＶ溝１３ａに押し付けて、その軸心Ｏ’の周りに従動回転させることによって、外周筒部１３を高精度に絞り成形する。また、ストッパ１４は、予めハブ１の外周筒部１３における正面側の端部に形成した突起部１４’を、弾性体３の挿入後に内周側へカシメることによって、容易に加工することができる。

この方法によれば、弾性体３を、ハブ１の外周筒部１３と環状質量体２との間に抵抗なく配置することができ、弾性体３を正面側から圧入する場合でも、外周筒部１３と環状質量体２との間の隙間が適宜大きなものとなっているので、圧入抵抗を少なくすることができる。このため、圧入過程で弾性体３にうねり変形を生じて耐久性が低下したり、環状質量体２の軸方向振れ精度が悪化して、回転中に環状質量体２の首振り運動が増大するのを防止することができる。また、弾性体３の径方向予圧縮も高精度にすることができる。

また、図３は、本発明に係るトーショナルダンパの他の好ましい形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。この形態において、図１と異なるところは、ハブ１の外周筒部１３の内周面が円筒面１３ｃをなしている点にある。

この形態によれば、ハブ１の外周筒部１３の内周面に、図１のようなポリＶ溝１３ａと対応する凹凸条１３ｂが存在しないので、ハブ１の外周筒部１３と環状質量体２との間に、その正面側から弾性体３を圧入する場合に、小さな圧入抵抗で圧入することができる。このため、圧入過程で弾性体３にうねり変形を生じて耐久性が低下したり、環状質量体２の軸方向振れ精度が悪化して、回転中に環状質量体２の首振り運動が増大するのを一層確実に防止することができる。そしてこの場合も、図２と同様の方法で外周筒部１３を絞り成形することによって、弾性体３に径方向予圧縮を与え、滑りを生じにくいものとしてある。

本発明に係るトーショナル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断面図である。 図１のトーショナルダンパにおけるハブの外周筒部の絞り加工過程を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 本発明に係るトーショナルダンパの他の好ましい形態を、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
１１ ボス部
１２ 円盤部
１３ 外周筒部
１３ａ ポリＶ溝（プーリ溝）
１３ｂ 凹凸条
１３ｃ 円筒面
１４ ストッパ
２ 環状質量体
３ 弾性体
４ 転造ダイス
４ａ 成形用環状凹凸
Ｏ，Ｏ’ 軸心

Claims (2)

1. 金属板のプレス成形品からなり内燃機関のクランク軸に取り付けられるハブ（１）と、このハブ（１）の円盤部（１２）から円筒状に延びる外周筒部（１３）の内周側に同心的に配置された環状質量体（２）と、前記外周筒部（１３）と環状質量体（２）の間に圧接状態に嵌合されたゴム状弾性材料からなる弾性体（３）とを備え、前記外周筒部（１３）における前記円盤部（１２）と反対側の端部に、内径が前記環状質量体（２）の外径より小さいストッパ（１４）が屈曲形成されたことを特徴とするトーショナルダンパ。
2. ハブ（１）の外周筒部（１３）の内周面にプーリ溝（１３ａ）による凹凸条（１３ｂ）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパ。

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