JP2007232165A - トーショナルダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のダンパ部３，４を備えるトーショナルダンパにおいて、ハブ１の正面側に配置されたダンパ部における弾性体の放熱性を高める。
【解決手段】
ハブ１と、このハブ１に固定され、その正面側を内周側へ延びるフランジ部２４を有する金属環２と、ハブ１の外周側に配置された第一のダンパ部３と、ハブ１の正面側に配置された第二の環状質量体４１及びこれを前記フランジ部２４に弾性的に連結する第二の弾性体４２からなる第二のダンパ部４とを備え、前記フランジ部２４にリブ２４ａを形成したものである。この構成において、金属環２のフランジ部２４に、第二の弾性体４２から伝導された熱は、フランジ部２４の放熱面積を増大させると共に、接触する空気を回転によって撹拌するリブ２４ａによって、効率良く放熱される。
【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の軸端に取り付けられて、こ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の典型的な従来技術が、特許文献１に開示されている。
特開２００２−７０９４８号公報

図５は、特許文献１に記載の従来のトーショナルダンパを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。このトーショナルダンパは、二組のダンパ部を備える、いわゆるデュアルマス型のものであって、外周にリム部１０１を有するハブ１００と、前記リム部１０１の外周面に嵌着されたスリーブ部１１１及び前記ハブ１００の正面側（図５における左側）を内周へ延びるフランジ部１１２を有する金属環１１０と、前記スリーブ部１１１の外周側に配置された第一の環状質量体１２１及びこの第一の環状質量体１２１を前記スリーブ部１１１に連結する第一の弾性体１２２からなる第一のダンパ部１２０と、ハブ１００の正面側に配置された第二の環状質量体１３１及びこの第二の環状質量体１３１を前記フランジ部１１２に連結する第二の弾性体１３２からなる第二のダンパ部１３０とを備え、金属環１１０におけるスリーブ部１１１とフランジ部１１２との間の段差部１１３に、第二のダンパ部１３０の外周側に位置する所要数の通気孔１１３ａが開設されたものである。

この種のトーショナルダンパにおいて、第一及び第二の弾性体１２２，１３２は、運動エネルギを熱エネルギに変換することによって捩り振動を吸収・減衰するものであり、言い換えれば第一及び第二の弾性体１２２，１３２は、反復変形を受けるのに伴う内部摩擦によって発熱する。そして一般に、デュアルマス型のトーショナルダンパは、ハブ１００の正面側に配置された第二のダンパ部１３０の周囲で空気の流れが悪いため、このような熱を効率よく放出しないと、第二の弾性体１３２が熱の蓄積により劣化して、所要の性能を得られなくなるおそれがある。そこで図５に示されるトーショナルダンパは、回転時における金属環１１０の通気孔１１３ａの遠心ポンプ作用によって、第二のダンパ部１３０の背面側に、図中に太い矢印Ｆで示されるような空気の流れを惹起し、第二のダンパ部１３０からの放熱性を高めたものである。

しかしながら、上記従来技術によれば、空気の流れＦが第二のダンパ部１３０とハブ１００の間の狭い隙間を迂回するものであるため、流量が少なく、空冷効果が十分ではなかった。

また、金属環１１０は金属板のプレス成形品であるため、クランク軸の軸方向振動がハブ１００を介して伝達されると、フランジ部１１２が軸方向に共振して騒音を放射するおそれがあり、第二のダンパ部１３０の動的吸振動作の際にも、前記フランジ部１１２に軸方向の振動を生じやすかった。

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、複数のダンパ部を備えるトーショナルダンパにおいて、ハブの正面側に配置されたダンパ部における弾性体の放熱性を高めることにある。

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、ハブと、このハブに固定され、その正面側を内周側へ延びるフランジ部を有する金属環と、前記ハブの正面側に配置された環状質量体及びこの環状質量体を前記フランジ部に弾性的に連結する弾性体からなるダンパ部とを備え、前記フランジ部にリブを形成したものである。この構成において、金属環のフランジ部には、これに連結された弾性体に発生する熱が伝導される。そして、このフランジ部に形成したリブは、フランジ部の放熱面積を増大させると共に、接触する空気を回転によって撹拌する作用及びフランジ部の剛性を増大させる作用を奏する。

請求項２の発明に係るトーショナルダンパは、請求項１に記載された構成において、フランジ部に形成されたリブが、回転によって外周側へのポンプ力を生じるスパイラル状又は放射状に延びることを特徴とする。そして、このような方向性を与えることによって、放熱性を向上させるのに有効な顕著な空気の流れが惹起される。

請求項３の発明に係るトーショナルダンパは、請求項１又は２に記載された構成において、金属環のスリーブ部とフランジ部との間の軸方向部に、ダンパ部の外周側に位置する所要数の通気孔が開設されたものである。この通気孔は、回転時に、ダンパ部の周囲に空気の流れを惹起するポンプ作用を生じるものであるため、フランジ部に形成されたリブとの協働によって、放熱性を向上させるのに有効な、一層顕著な空気の流れが惹起される。

請求項１の発明に係るトーショナルダンパによれば、金属環のフランジ部に形成したリブが、このフランジ部の放熱面積を増大させると共に、空気を回転によって撹拌するため、ハブの正面側に配置されたダンパ部の弾性体に、熱負荷による亀裂や破損が生じるのを防止して、トーショナルダンパの耐久性を向上させることができる。しかも、前記リブによって前記フランジ部の剛性が増大すると共に、このフランジ部からの騒音の発生が有効に防止される。

請求項２の発明に係るトーショナルダンパによれば、フランジ部に形成されたリブが、回転によって外周側への顕著な空気の流れを生じるので、放熱性が一層向上する。

請求項３の発明に係るトーショナルダンパによれば、回転によってポンプ作用を生じる通気孔と、フランジ部に形成されたリブとの協働によって、放熱性が一層向上する。

図１は、本発明に係るトーショナルダンパの好適な第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図、図２は、部分正面図である。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における右側であって不図示の内燃機関が存在する側のことである。

この形態によるトーショナルダンパは、デュアルマス型のものであって、すなわちハブ１と、このハブ１のリム部１２に固定された金属環２と、前記リム部１２の外周側に設けられた第一のダンパ部３と、ハブ１の正面側に位置する第二のダンパ部４とを備える。なお、第二のダンパ部４は、請求項１に記載されたダンパ部に相当する。

詳しくは、ハブ１は、径方向部１１と、その外周に形成された円筒状のリム部１２とを有し、径方向部１１の内周の軸孔１ａにおいて内燃機関のクランク軸の軸端に挿通され、不図示のボルトによって固定される。このハブ１は、径方向部１１に円周方向所定間隔で開口部１１ａが開設されたスケルトン形になっており、これによって軽量化及び通気性が図られている。

金属環２は、金属板のプレス成形品であって、ハブ１のリム部１２の外周面に嵌着されたスリーブ部２１と、前記リム部１２の正面側の端部から内周側へ屈曲した径方向段差部２２と、この径方向段差部２２の内径から正面側へ延びる軸方向段差部２３と、更にこの軸方向段差部２３の正面側の端部から、ハブ１の径方向部１１の正面側を内周側へ向けて延びるフランジ部２４とを有する。

第一のダンパ部３は、金属環２におけるスリーブ部２１の外周側に配置された第一の環状質量体３１と、この第一の環状質量体３１を前記スリーブ部２１に連結する第一の弾性体３２からなる。第一の環状質量体３１の外周面には、補機等へ回転力を伝達するための無端ベルトが巻き掛けられるポリＶ溝３１ａが形成されている。第一の弾性体３２は、ゴム状弾性材料で環状に加硫成形されると同時に前記第一の環状質量体３１及びスリーブ部２１に加硫接着されたものである。

第二のダンパ部４は、ハブ１におけるリム部１２の内周側かつ径方向部１１の正面側に配置された第二の環状質量体４１と、この第二の環状質量体４１を金属環２におけるフランジ部２４に連結する第二の弾性体４２からなる。第二の弾性体４２は、ゴム状弾性材料で環状に加硫成形されると同時に前記第二の環状質量体４１及びフランジ部２４に加硫接着されたものである。なお、第二の環状質量体４１は、請求項１に記載された環状質量体に相当し、第二の弾性体４２は、請求項１に記載された弾性体に相当する。

金属環２におけるスリーブ部２１とフランジ部２４との間の軸方向段差部２３は、第二のダンパ部４における第二の弾性体４２の外周側に位置しており、この軸方向段差部２３には、円周方向所定間隔で複数（図示の例では６０°間隔で六個）の通気孔２３ａが径方向に開設されている。この通気孔２３ａは、円周方向へ細長く延びる長孔状に形成されており、回転時に、遠心力によって空気を内周側から外周側へ送り出すポンプ作用を生じるものである。

金属環２におけるフランジ部２４には、多数のリブ２４ａが形成されている。このリブ２４ａは、金属環２のプレス成形によって屈曲形成されたものであって、図２に示されるように、回転によって外周側への遠心ポンプ力を生じるスパイラル状に形成されている。すなわち、このトーショナルダンパは、図２における反時計方向へ回転するものであり、各リブ２４ａは反時計方向へ向けて内周へ収束するように延びている。

第一のダンパ部３は、第一の弾性体３２と金属環２のスリーブ部２１及び第一の環状質量体３１との接着面が半径方向を向いているため、ハブ１に対して主に捩り方向への自由度を有する。また、第二のダンパ部４は、第二の弾性体４２と金属環２のフランジ部２４及び第二の環状質量体４１との接着面が軸方向を向いているため、ハブ１に対して主に捩り方向及び径方向への自由度を有する。

第一の環状質量体３１と第二の環状質量体４１の円周方向の慣性質量が異なり、第一の弾性体３２と第二の弾性体４２の円周方向剪断ばね定数が異なるため、第一の環状質量体３１及び第一の弾性体３２からなる第一のダンパ部３と、第二の環状質量体４１及び第二の弾性体４２からなる第二のダンパ部４は、捩り方向共振周波数が互いに異なるものとなっている。この共振周波数は、例えばクランク軸に生じる捩り振動の振幅が極大となる周波数域に同調される。

第一のダンパ部３と第二のダンパ部４は、金属環２を介して一体の加硫成形品を構成しているため、このトーショナルダンパの製造においては、成形用金型内で第一の環状質量体３１、金属環２及び第二の環状質量体４１をセットして、第一の弾性体３２及び第二の弾性体４２を同時に加硫成形（加硫接着）することができる。成形された加硫成形品は、その金属環２におけるスリーブ部２１を、ハブ１のリム部１２の外周面に適当な締め代をもって圧入嵌合することによって、図１のように組み立てられる。このため、１回の嵌合工程によって、第一のダンパ部３及び第二のダンパ部４がハブ１に取り付けられる。そして、前記圧入嵌合工程においては、前記リム部１２における正面側の端部と、金属環２の径方向段差部２２との干渉によって軸方向への圧入量が規定され、位置決めされる。

また、金属環２のスリーブ部２１は、リム部１２の外周面への圧入によって拡径変形を受けるので、第一の弾性体３２には径方向の予圧縮が与えられる。この予圧縮は、加硫成形後の第一の弾性体３２に体積収縮によって生じる残留引張応力を解消するので、その繰り返し変形に対する耐久性が向上する。

上述の構成を備えるトーショナルダンパは、内燃機関のクランク軸と一体に回転され、第一のダンパ部３又は第二のダンパ部４が、それぞれ所定の周波数域で動的吸振作用を発揮するものである。詳しくは、クランク軸と共に一定方向（図２における反時計方向）へ回転しながら、ハブ１を介して入力されるクランク軸の捩り振動が極大となる所定周波数域では、前記第一のダンパ部３又は第二のダンパ部４が、入力振動と異なる位相角をもって共振し、すなわちその共振運動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るため、クランク軸の捩り振動のピークが有効に低減される。

第一のダンパ部３と第二のダンパ部４は、捩り方向共振周波数が互いに異なるため、広い回転数域で優れた制振機能を発揮することができる。また、第二のダンパ部４は、半径方向（軸直角方向）の振動に対しても所定の周波数域で共振するため、軸直角方向に対する制振性能も発揮することができる。

ここで、第二のダンパ部４における第二の弾性体４２に、共振による反復変形に伴って発生した熱の一部は、この第二の弾性体４２が接着された金属環２のフランジ部２４に伝熱され、前記熱の他の一部は、第二の環状質量体４１に伝熱される。

そして、金属環２のフランジ部２４にスパイラル状に形成された多数のリブ２４ａは、その正面に接する空気を、回転によって外周側へ送り出す遠心ポンプ作用を有するので、フランジ部２４の正面近傍では、図１に太矢印Ｆ_１で示されるような、外周側へ向かう顕著な空気流が形成される。しかも、リブ２４ａによって、空気に対するフランジ部２４の接触面積（放熱面積）が大きくなっているので、フランジ部２４に伝導された第二の弾性体４２の熱は、空気流Ｆ_１によって効率良く除去される。

一方、ハブ１と第二のダンパ部４との間の空間に存在する空気は、ハブ１及び第二のダンパ部４との摩擦によって回転するので、遠心力を受けて、金属環２の軸方向段差部２３に開設された各通気孔２３ａから外周側へ放出される。このため、第二のダンパ部４の背面側には、図１に太矢印Ｆ_２で示されるような空気流を生じる。したがって、第二の弾性体４２から第二の環状質量体４１に伝導された熱は、上述の空気流Ｆ_２によって除去される。

更に、リブ２４ａによって、フランジ部２４の正面に惹起される空気流Ｆ_１は、ベルヌーイの定理によって、空気流Ｆ_２を増大させるので、その協働作用によって、放熱性が一層向上する。したがって、第二の弾性体４２における熱の蓄積が防止され、熱負荷によって第二の弾性体４２に亀裂を生じたり、破損するのを有効に防止することができ、また、この弾性体４２の材質の劣化による捩り振動低減機能の低下を有効に防止することができる。

また、金属環２は金属板のプレス成形品であるが、リブ２４ａによってフランジ部２４の厚さ方向（軸方向）の曲げに対する剛性が大きくなっており、しかもこの剛性増大によってフランジ部２４の共振周波数が高周波域へ移動するため、クランク軸の軸方向振動がハブ１を介して伝達されたり、あるいは第二のダンパ部４の動的吸振動作によって、フランジ部２４が軸方向に共振して騒音を放射するのを有効に防止することができる。

次に図３は、本発明に係るトーショナルダンパの好適な第二の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図、図４は、部分正面図である。この形態によるトーショナルダンパは、基本的には図１と同様の構造を備えるデュアルマス型のダンパであって、図１と異なるところは、金属環２のフランジ部２４に形成されたリブ２４ａの形状にある。

すなわち、この第二の形態において、リブ２４ａは軸心Ｏを中心とする放射状に形成されており、言い換えれば各リブ２４ａは半径方向へ延びている。

したがって、この構成においても、第一の形態と同様、金属環２のフランジ部２４に放射状に形成された多数のリブ２４ａが、その正面に接する空気を、回転によって外周側へ送り出す遠心ポンプ作用を有するので、フランジ部２４の正面近傍では、図３に太矢印Ｆ_１で示されるような、外周側へ向かう顕著な空気流が形成され、リブ２４ａによって、フランジ部２４の放熱面積も大きくなるので、通気孔２３ａによって第二のダンパ部４の背面側に生じる空気流Ｆ_２との協働によって、第二の弾性体４２の熱を効率良く除去することができる。

また、リブ２４ａが半径方向へ延びていることによって、フランジ部２４の厚さ方向（軸方向）の曲げに対する剛性が一層大きくなると共に、その共振周波数が高周波域へ移動するため、フランジ部２４からの騒音の放射を一層有効に防止することができる。

本発明に係るトーショナルダンパの第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係るトーショナルダンパの第一の形態を示す部分正面図である。 本発明に係るトーショナルダンパの第二の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係るトーショナルダンパの第二の形態を示す部分正面図である。 従来のトーショナルダンパを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。

符号の説明

１ ハブ
１１ 径方向部
１１ａ 開口部
１２ リム部
２ 金属環
２１ スリーブ部
２２ 径方向段差部
２３ 軸方向段差部
２３ａ 通気孔
２４ フランジ部
２４ａ リブ
３ 第一のダンパ部
３１ 第一の環状質量体
３２ 第一の弾性体
４ 第二のダンパ部（ダンパ部）
４１ 第二の環状質量体（環状質量体）
４２ 第二の弾性体（弾性体）

Claims (3)

1. ハブ（１）と、このハブ（１）に固定され、その正面側を内周側へ延びるフランジ部（２４）を有する金属環（２）と、前記ハブ（１）の正面側に配置された環状質量体（４１）及びこの環状質量体（４１）を前記フランジ部（２４）に弾性的に連結する弾性体（４２）からなるダンパ部（４）とを備え、前記フランジ部（２４）にリブ（２４ａ）を形成したことを特徴とするトーショナルダンパ。
2. リブ（２４ａ）が、回転によって外周側へのポンプ力を生じるスパイラル状又は放射状に延びる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。
3. 金属環（２）のスリーブ部（２１）とフランジ部（２４）との間の軸方向部（２３）に、ダンパ部（４）の外周側に位置する所要数の通気孔（２３ａ）が開設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトーショナルダンパ。

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