JP2007071263A - トルク変動吸収ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ１のリム部１４の外周にダンパゴム３を介して環状質量体２を連結した構造のダイナミックダンパ部ＤＤと、駆動トルクをハブ１からカップリングゴム８を介してプーリ４に伝達するフレキシブルカップリング部ＦＣを備えるトルク変動吸収ダンパにおいて、プーリ４の軸方向変位を抑えて、ベルト駆動を安定化させる。
【解決手段】ハブ１の円盤部１２と、この円盤部１２に沿ってプーリ４に形成された内周フランジ部４４との間にスラストベアリング６が介在され、カップリングゴム８にダストリップ８１が設けられ、ハブ１に、ダストリップ８１に密接されるスラストカバー９が取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車エンジンのクランクシャフト等、回転機器の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し、かつ駆動軸本体の共振を吸収する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。

図２は、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半断面図で、この図における左側が車両のフロント側となる正面側、右側が車両の内燃機関が存在する背面側である。この種のトルク変動吸収ダンパは、自動車用エンジンの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１００と、このハブ１００に取り付けられたダイナミックダンパ部１１０及びフレキシブルカップリング部１２０を備える。

ハブ１００は金属材料で製作されたものであって、クランクシャフトに固定されるボス部１０１と、その外周側へ延びる円盤部１０２と、この円盤部１０２の正面側に互いに同心的に形成された内周筒部１０３及びリム部１０４からなる。ダイナミックダンパ部１１０は、ハブ１００のリム部１０４の外周にダンパゴム１１１を介して環状質量体１１２を取り付けた構造を有する。また、カップリング部１２０は、前記リム部１０４の内周側からダイナミックダンパ部１１０の正面側及び外周側を包囲するように延びる断面略コ字形のプーリ１２１と、前記リム部１０４とその内周に位置するプーリ１２１の結合筒部１２１ａの間に介在された合成樹脂製ベアリング１２２と、ハブ１００の円盤部１０２の正面側にあって、ハブ１００の内周筒部１０３とプーリ１２１の結合筒部１２１ａとの間を連結するカップリングゴム１２３とからなる。

また、プーリ１２１の正面フランジ部１２１ｂにおける環状質量体２との対向位置には、プーリ１２１の軸心を中心とする所定長さの円弧状に延びる複数の係合孔１２１ｃが等位相間隔で開設されており、環状質量体２の正面に、係合孔１２１ｃと対応する位相間隔で、複数の係合ピン１１３が軸方向に突設されており、この係合ピン１１３が、それぞれ係合孔１２１ｃに、円周方向両側へ適当なクリアランスをもって遊嵌されることにより、ハブ１００とプーリ１２１の円周方向相対変位を所定の範囲に制限して、カップリングゴム１２３の過大変形や破損を防止するストッパを構成している。

すなわち、このトルク変動吸収ダンパは、クランクシャフトからハブ１００へ入力されたトルクを、フレキシブルカップリング部１２０において、カップリングゴム１２３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１２１へ伝達し、ダンパゴム１１１及び環状質量体１１２で構成されるダイナミックダンパ部１１０が、クランクシャフトの共振周波数域で捩り方向へ共振することによって、クランクシャフトの共振による捩り振動の振幅のピークを低減する制振機能を発揮するものである（例えば特許文献１参照）。
実用新案登録第２６０５６６２号

ところが、上述のような従来のトルク変動吸収ダンパによれば、プーリ１２１の正面フランジ部１２１ｂとハブ１００のリム部１０４及びダイナミックダンパ部１１０との間に、軸方向隙間Ｇが存在しているため、カップリングゴム１２３の軸方向変形を伴うプーリ１２１の軸方向変位が発生して、ベルト駆動が不安定になり、その結果、ベルトの耐久性が低下したり、補機の駆動音が大きくなるといった問題が指摘される。

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、プーリの軸方向変位を抑えて、ベルト駆動を安定化させることにある。

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、円盤部とその軸方向一側に互いに同心的に形成された内周筒部及びリム部とを有するハブと、前記リム部の外周にダンパゴムを介して環状質量体を連結した構造のダイナミックダンパ部と、前記ハブと同心的かつ相対回転可能に配置されたプーリと、このプーリに形成され前記リム部の内周に延びる結合筒部を前記ハブの内周筒部にカップリングゴムを介して連結した構造のフレキシブルカップリング部を備え、前記円盤部と、この円盤部に沿って前記プーリ４に形成された内周フランジ部との間にスラストベアリングが介在され、前記プーリ又はカップリングゴムにダストリップが設けられ、前記ハブに、前記ダストリップに密接されるスラストカバーが取り付けられたものである。

上記構成において、ダイナミックダンパ部は、ハブに入力された捩り振動を、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低減するものである。また、フレキシブルカップリング部は、ハブに入力された駆動トルクを、カップリングゴム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、プーリへ伝達するものである。プーリ又はカップリングゴムに設けられたダストリップは、スラストカバーとカップリングゴムの間にダストが侵入するのを防止しており、プーリの軸方向挙動は、スラストベアリングとスラストカバーによって規制される。

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に記載された構成において、スラストカバーの外径を、プーリの内周フランジ部の内径よりも大径としたものである。このようにすれば、スラストカバーは、カップリングゴムが万一破損した場合のプーリの脱落を防止する手段としても機能することになる。

請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、プーリ側とハブ側を径方向に連結しているカップリングゴムの軸方向変形を伴うプーリの軸方向挙動を規制するので、ベルトの耐久性低下や、補機の駆動音が大きくなるのを防止することができる。

請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、カップリングゴムが万一破損しても、スラストカバーによってプーリの脱落が防止されるので、安全性を向上させることができる。

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、その軸心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、「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。

図中の参照符号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、金属材料を鋳造して製作されたものであって、内周の軸孔１１ａにクランクシャフトの軸端が挿入されるボス部１１と、このボス部１１から外周側へ展開する円盤部１２と、この円盤部１２の内周寄りの位置から正面側へ延びる内周筒部１３と、円盤部１２の外周部から正面側へ延びると共に内周筒部１３と同心の円筒状に形成されたリム部１４からなる。１１ｂはボス部１１の内周（軸孔１１ａ）に形成されたキー溝である。

ハブ１のリム部１４の外周には環状質量体２が配置されており、この環状質量体２と、前記リム部１４は、ダンパゴム３を介して円周方向相対変位可能に弾性的に連結されており、これによって、ダイナミックダンパ部ＤＤが構成されている。環状質量体２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たものであり、ダンパゴム３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、ハブ１のリム部１４と環状質量体２の対向周面間に圧入嵌着されたものである。

ハブ１のリム部１４の外周面及び環状質量体２の内周面には、軸方向中間部で内周側へ緩やかに蛇行した互いに対応する凹部１４ａ及び凸部２ａが、円周方向へ連続して形成されている。このため、ダンパゴム３は、リム部１４と環状質量体２との間で径方向にうねった形状となっており、これによって、軸方向や円周方向のスベリが起こりにくいようにしてある。

ダイナミックダンパ部ＤＤは、所定の振動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２の円周方向慣性質量と、ダンパゴム３の捩り方向剪断ばね定数によって、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。

参照符号４はプーリである。このプーリ４は、金属板のプレス成形等によって製作されたものであって、環状質量体２の外周側に配置されたプーリ本体４１と、その正面側の端部から環状質量体２とダンパゴム３（ダイナミックダンパ部ＤＤ）の正面側及びハブ１のリム部１４の正面側を内周へ延びる正面円盤部４２と、その内周端から、前記リム部１４の内周に沿って背面側へ向けて延びる結合筒部４３と、更にこの結合筒部４３の背面側の端部からハブ１の円盤部１２の正面に沿って内周へ延びる内周フランジ部４４からなる。プーリ本体４１の外周面にはポリＶ溝４１ａが形成されており、図示されていない無端ベルトが巻き掛けられるようになっている。

プーリ４のプーリ本体４１の内周面と、その内周側にある環状質量体２の外周面との間には、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ラジアルベアリング５が摺動可能に介在されている。また、プーリ４の内周フランジ部４４の背面と、ハブ１の円盤部１２の正面との間には、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スラストベアリング６が摺動可能に介在されている。

なお、環状質量体２には、ラジアルベアリング５の装着位置の背面側に、プーリ本体４１の背面と僅かな隙間を介して軸方向に対向する大径部２ｂが形成されている。また、スラストベアリング６は、ハブ１の円盤部１２に円周方向に連続して形成された凹部１２ａに保持されている。

ハブ１の内周筒部１３の外周面には金属管等から製作されたスリーブ７が圧入嵌着されている。そして、このスリーブ７の外周面と、プーリ４の結合筒部４３は、ハブ１における内周筒部１３、円盤部１２及びリム部１４で囲まれた環状空間内で、径方向に互いに対向しており、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カップリングゴム８を介して連結されている。このカップリングゴム８は、クランクシャフトからハブ１へ入力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４へ伝達するものであり、プーリ４及びスリーブ７と共に、フレキシブルカップリング部ＦＣを構成している。

カップリングゴム８は、図示されていない金型内に、スリーブ７とプーリ４を同心的にセットし、型閉じによってこのスリーブ７とプーリ４の結合筒部４３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スリーブ７と結合筒部４３に加硫接着したものである。また、カップリングゴム８には、成形後の収縮による引張応力を生じるが、スリーブ７をハブ１におけるリム部１４の外周面に圧入することによって、スリーブ７が適宜拡径されるので、これによって前記引張応力が解消され、所要の耐久性が確保される。

カップリングゴム８の正面外周部には、軸方向に突出したダストリップ８１が円周方向に連続して形成されている。一方、ハブ１には、スラストカバー９が設けられており、このスラストカバー９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１３の内周面に挿入された筒部９１と、その正面側の端部から円盤状に展開した押圧フランジ９２と、筒部９１の背面側の端部から内周側へ延びて、ハブ１における円盤部１２の正面内周部に衝合された内向きフランジ９３からなる。内向きフランジ９３の内周端は、ハブ１におけるボス部１１の軸孔１１ａと同径であって、円周方向一箇所に、キー溝１１ｂと対応する係合切欠９３ａが形成されている。そして、押圧フランジ９２の外径は、プーリ４の内周フランジ部４４の内径よりも大径に形成されており、前記ダストリップ８１が、この押圧フランジ９２の背面に適当な圧縮状態で密接されている。

プーリ４における正面円盤部４２には、このプーリ４の軸心を中心とする円弧状に延びる複数の係合孔４２ａが等位相間隔で開設されている。一方、ハブ１におけるリム部１４の正面側の端部には、複数の係合突起１４ｂが等位相間隔で正面側へ突設されており、それぞれ前記係合孔４２ａに、円周方向両側へ適当なクリアランスをもって遊嵌されている。

すなわち、これら係合孔４２ａ及び係合突起１４ｂは、その互いの干渉によって、ハブ１とプーリ４の円周方向相対変位を所定の範囲に制限するストッパを構成するものである。また、プーリ４における正面円盤部４２には、カップリングゴム８から延びるカバー８２が設けられており、係合孔４２ａの正面開口が、このカバー８２によって塞がれている。

上記構成を備えるトルク変動吸収ダンパの組立においては、ハブ１のリム部１４と、その外周に配置した環状質量体２との間に、円筒状に成形したダンパゴム３を圧入する。なお、このダンパゴム３の圧入に際しては、前記リム部１４の外周面と環状質量体２の内周面、あるいはダンパゴム３の内周面及び外周面に、滑りトルクを増大させるためのカップリング剤を塗布することが好ましい。

また、例えば予め環状質量体２にラジアルベアリング５を装着すると共に、ハブ１の円盤部１２にスラストベアリング６を装着したうえで、プーリ４、カップリングゴム８及びスリーブ７からなる一体成形物であるフレキシブルカップリング部ＦＣの前記スリーブ７を、ハブ１の内周筒部１３の外周面に圧入すると共に、記プーリ４のプーリ本体４１を、ラジアルベアリング５の外周に組み込む。この組み込み過程では、ハブ１における係合突起１４ｂとプーリ４における係合孔４２ａの中間部とを、円周方向に対して互いに位置合わせする。

そして、前記内周筒部１３の内周面に、スラストカバー９の筒部９１を軽く圧入して仮固定することによって、組立が完了する。そして、自動車エンジンのクランクシャフトへの組み込みに際して、不図示のボルトを用いて、ボス部１１と共に内向きフランジ９３を前記クランクシャフトの軸端に緊結することによって、スラストカバー９の押圧フランジ９２が、カップリングゴム８の正面外周部に形成されたダストリップ８１に圧接し、これを背面側へ押圧するので、プーリ４が背面側へ付勢されてその内周フランジ部４４が、スラストベアリング６に摺動可能に押し付けられる。

この形態によ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のボス部１１が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、その駆動トルクを、プーリ４のプーリ本体部４１に巻き掛けられた不図示のベルトを介して、冷却ファンや、オルタネータ等の補機の回転軸に伝達するものである。

エンジンの駆動に伴ってクランクシャフトに生じる周期的なトルク変動は、スリーブ７とプーリ４の結合筒部４３との間で、カップリングゴム８が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、環状質量体２とダンパゴム３からなるダイナミックダンパ部ＤＤは、クランクシャフトの共振によって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。

エンジンのクランキング等にフレキシブルカップリング部ＦＣが共振したり、過大トルクが入力されることによって、ハブ１とプーリ４の円周方向相対変位が所定の大きさに達すると、ハブ１側の係合突起１４ｂとプーリ４側の係合孔４２ａが円周方向に互いに干渉する。そして、係合突起１４ｂと係合孔４２ａの円周方向クリアランスは、許容されるカップリングゴム８の円周方向歪の大きさを考慮して、適切に設定されているため、カップリングゴム８の過大変形や、それに起因する破損を有効に防止することができる。

ここで、プーリ４の正面円盤部４２に開設された係合孔４２ａは、カップリングゴム８と連続したカバー８２によって塞がれているので、正面側から飛来したダスト等が、係合孔４２ａからラジアルベアリング５及びスラストベアリング６の摺動部へ侵入することはない。また、ラジアルベアリング５の背面側は外部へ開放されているが、プーリ本体４１の背面と環状質量体２の大径部２ｂとの間を外周側へ延びているので、遠心力による振り切り作用が得られ、しかも正面側に開放するものではないので、ダスト等が侵入しにくい。したがって、ラジアルベアリング５及びスラストベアリング６の耐久性を向上することができる。

一方、カップリングゴム８に形成されたダストリップ８１は、スラストカバー９の押圧フランジ９２と密接されることによって、正面側から、スラストカバー９とカップリングゴム８との間へダストや泥水等が侵入するのを防止するものである。このため、スラストカバー９とカップリングゴム８との間にダスト等が蓄積されることによるカップリングゴム８の作動の悪化が有効に防止される。

また、万一、カップリングゴム８が破損しても、ハブ１側の係合突起１４ｂとプーリ４側の係合孔４２ａが円周方向に互いに係合することによって、ハブ１からプーリ４への駆動トルクの伝達が継続して行われるので、補機の停止によるエンジンの停止といった事態を回避することができる。

そして、スラストカバー９の押圧フランジ９２が、カップリングゴム８の正面外周部に形成されたダストリップ８１に圧接すると共に、押圧フランジ９２の外径がプーリ４の内周フランジ部４４の内径よりも大径であるため、カップリングゴム８が破断されてもプーリ４がハブ１の正面側へ脱落するようなことはない。

また、プーリ４は、その内周フランジ部４４が摺動可能に当接されたスラストベアリング６と、カップリングゴム８のダストリップ８１が密接されたスラストカバー９の押圧フランジ９２との間で、軸方向変位が規制されており、しかも、ダストリップ８１は軸方向に圧縮されることによって、その反力で、プーリ４を背面側へ押圧する作用も有する。このため、駆動時におけるプーリ４の軸方向の振れを抑制し、その結果、ベルトの耐久性の低下や、補機の駆動音の増大を抑制することができる。

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、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。 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半断面図である。

符号の説明

１ ハブ
１１ ボス部
１２ 円盤部
１２ａ 凹部
１３ 内周筒部
１４ リム部
１４ａ 凹部
１４ｂ 係合突起
２ 環状質量体
２ａ 凸部
３ ダンパゴム
４ プーリ
４１ プーリ本体
４２ 正面円盤部
４２ａ 係合孔
４３ 結合筒部
４４ 内周フランジ部
５ ラジアルベアリング
６ スラストベアリング
７ スリーブ
８ カップリングゴム
８１ ダストリップ
９ スラストカバー
９１ 圧入筒部
９２ 押圧フランジ
ＤＤ ダイナミックダンパ部
ＦＣ フレキシブルカップリング部

Claims (2)

1. 円盤部（１２）とその軸方向一側に互いに同心的に形成された内周筒部（１３）及びリム部（１４）とを有するハブ（１）と、前記リム部（１４）の外周にダンパゴム（３）を介して環状質量体（２）を連結した構造のダイナミックダンパ部（ＤＤ）と、前記ハブ（１）と同心的かつ相対回転可能に配置されたプーリ（４）と、このプーリ（４）に形成され前記リム部（１４）の内周に延びる結合筒部（４３）を前記ハブ（１）の内周筒部（１３）にカップリングゴム（８）を介して連結した構造のフレキシブルカップリング部（ＦＣ）を備え、前記円盤部（１２）と、この円盤部（１２）に沿って前記プーリ（４）に形成された内周フランジ部（４４）との間にスラストベアリング（６）が介在され、前記プーリ（４）又はカップリングゴム（８）にダストリップ（８１）が設けられ、前記ハブ（１）に、前記ダストリップ（８１）に密接されるスラストカバー（９）が取り付けられたことを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。
2. スラストカバー（９）の外径を、プーリ（４）の内周フランジ部（４４）の内径よりも大径とした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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