JP2007315417A - トーショナルダンパ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ１及び環状質量体２と、その対向周面間に嵌着された弾性体３との拘束力を向上させたトーショナルダンパを提供する。
【解決手段】金属の塑性加工により製作されたプーリ部１２を有するハブ１と、プーリ部１２の内周に同心的に配置された環状質量体２が、プーリ部１２と環状質量体２の間に圧入嵌着された環状の弾性体３を介して弾性的に連結され、プーリ部１２の内周面に螺条１２ｂが形成され、環状質量体２の外周面に、前記螺条１２ｂと対応する螺条２ａが形成されている。螺条１２ｂ，２ａによって、弾性体３との嵌合面の拘束力が大きいものとなる。また、ベルトの張力を受けるプーリ部１２がハブ１に一体に形成されているため、環状質量体２との間で弾性体３への圧縮力が作用せず、したがって、弾性体３の耐久性が向上する。
【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装着されるトーショナルダンパに関し、かつその製造方法に関する。

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に記載された嵌合型トーショナルダンパは、軸方向に対するハブ、弾性体及び環状質量体の互いの拘束力が弱く、このためハブと弾性体との嵌合面間で滑りを生じ、環状質量体が環状質量体と共にハブの外周から脱落するおそれがあった。

これに対し、特許文献２には、プーリをなす環状質量体の内周面に雌螺子状の螺条を形成し、ハブの外周面に雄螺子状の螺条を形成することによって、ハブ及び環状質量体と、その対向周面間に嵌着された弾性体との軸方向拘束力を向上させたトーショナルダンパが開示されている。

しかしながら、特許文献２の構造によれば、プーリをなす環状質量体に巻き掛けられるベルトの張力によって、環状質量体の内周面における雌螺子状の螺条と、ハブの外周面における雄螺子状の螺条との間で、弾性体が大きな圧縮力を受けやすく、このため、弾性体が破断されるおそれがあった。また、ハブと環状質量体の間に弾性体を介在させるために、まず環状質量体の内周に弾性体を挿入してから、その内周に環状質量体を回転させながらねじ込んでおり、このため、弾性体に環状質量体のねじ込みによる偏応力（歪）が発生しやすく、弾性体の破損のおそれもあった。
特開平４−３５１３４５号公報 実開昭５８−９６１５０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、その技術的課題とするところは、ハブ及び環状質量体と、その対向周面間に嵌着された弾性体との拘束力を向上させると共に弾性体の耐久性を向上させたトーショナルダンパを提供し、併せてその製造方法を提供することにある。

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、金属の塑性加工により製作されプーリ部を有するハブと、前記プーリ部の内周に同心的に配置された環状質量体が、前記プーリ部と環状質量体の間に圧入嵌着された環状の弾性体を介して弾性的に連結され、前記プーリ部の内周面に螺条が形成され、前記環状質量体の外周面に、前記螺条と対応する螺条が形成されたものである。

上記構成によれば、弾性体が、ハブのプーリ部の内周面に形成された螺条と、環状質量体の外周面に形成された螺条に食い込んだ状態で嵌合されるため、プーリ部、環状質量体及び弾性体の互いの嵌合面間は、軸方向に対する拘束力が大きいものとなる。そして、ベルトの張力を受けるプーリ部がハブに一体に形成されているため、環状質量体との間で弾性体への圧縮力が作用しない。また、ハブが金属のプレス成形体からなるため、このハブのプーリ部と、その内周側に配置された環状質量体との間に弾性体を圧入する際に、前記プーリ部が僅かに拡径変形することによって圧入抵抗が緩和される。

請求項２の発明に係るトーショナルダンパの製造方法は、請求項１に記載されたトーショナルダンパの製造において、ハブのプーリ部の螺条が、外周面に成形用螺条が形成された受け型を、前記ハブに形成したプーリ加工部の内周面に嵌挿した状態で、このプーリ加工部の外周面に転造ダイスを押し当てて前記プーリ部を転造することによって形成されるものである。

請求項１の発明に係るトーショナルダンパによれば、ハブ及び環状質量体と、その対向周面間に嵌着された弾性体との軸方向拘束力を向上させることができ、しかも、ハブのプーリ部がベルトの張力を受けても、プーリ部と環状質量体の螺条の間で回転と共に弾性体が圧縮を受けないので、弾性体の耐久性を向上させることができる。また、ハブのプーリ部と環状質量体の対向周面に螺子状の螺条が形成されているにも拘らず、弾性体を圧入によって介在させることができ、このため、弾性体にねじ込みによる偏応力が発生したり、これによって弾性体が破損するのを防止することができる。

請求項２の発明に係るトーショナルダンパの製造方法によれば、転造によるプーリ部の成形と、その内周面への雄螺子状の螺条の形成を、同時に行うことができる。

以下、本発明に係るトーショナルダンパ及びその製造方法について、図示の実施の形態を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係るトーショナルダンパの好適な実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図、図２は、図１のトーショナルダンパにおけるハブ１を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図、図３は、図１のトーショナルダンパにおける環状質量体を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図で、各図における左側が正面側、右側が背面側である。

まず図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の外周部の正面側に形成されたプーリ部１２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、前記プーリ部１２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塑性加工することによって、すなわちプレス成形及び転造によって製作されたものであって、内周にクランク軸の軸端への固定部である軸孔１１ａが開設されたハブ本体部１１と、その外周端部から正面側へ延在されたプーリ部１２とを有する。すなわち、このハブ１は、プーリ部１２にベルトを巻き掛けて補機へ回転力を伝達するための手段として機能するものであって、プーリ部１２の外周面には、ポリＶ溝１２ａが形成されている。

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のプーリ部１２の内周側、言い換えればハブ本体部１１の正面側に配置されている。

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のプーリ部１２の内周面と、これに径方向に対向する環状質量体２の外周面との間に、適当に径方向に圧縮された状態で嵌着されている。

ハブ１のプーリ部１２の内周面には、図２に示されるように、雌螺子状の螺条１２ｂが形成され、これと径方向に対向する環状質量体２の外周面には、図３に示されるように、前記螺条１２ｂと対応する方向へ延びる雄螺子状の螺条２ａが形成されている。このため図１に示されるように、弾性体３は、その外周面及び内周面が、前記螺条１２ｂ，２ａに倣って変形した状態（食い込んだ状態）でプーリ部１２及び環状質量体２に嵌合している。

また好ましくは、ハブ１のプーリ部１２の螺条１２ｂ及び環状質量体２の外周面の螺条２ａは、ハブ１に対して弾性体３あるいは環状質量体２をクランク軸の回転と逆方向へ相対回転させた場合に背面側へ向けて螺子推進力を生じる方向へ延びている。

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図１のトーショナルダンパは、ハブ１が、その軸孔１１ａにおいて、不図示のボルト及びキー等によって内燃機関のクランク軸の一端に固定され、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。また、ハブ１のプーリ部１２にはベルトが巻き掛けられ、クランク軸の回転力が、オルタネータや冷却水ポンプなど不図示の補機へ伝達されるようになっている。

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周波数域になると、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）を発揮するものである。

ここで、弾性体３は、ハブ１のプーリ部１２の内周面に形成された雌螺子状の螺条１２ｂと、環状質量体２の外周面に形成された雄螺子状の螺条２ａに倣って変形された状態で嵌合しているため、プーリ部１２及び環状質量体２と弾性体３との嵌合面間は、軸方向に対する拘束力が大きいものとなっている。このため、プーリ部１２から弾性体３及び環状質量体２が正面側へ脱落するのを有効に防止することができる。しかも螺条１２ｂ，２ａによって嵌合面積が大きいので、円周方向の滑りも生じにくいものとなっている。

また、プーリ部１２がハブ１に形成されているので、ベルトからの張力によって、プーリ部１２と環状質量体２との間で弾性体３が円周方向１箇所で圧縮されるようなことはない。このため、ハブ１の回転に伴って、上述のような弾性体３の偏圧縮に起因するハブ１と環状質量体２の相対回転（プーリ部１２又は環状質量体２と弾性体３との嵌合面における相対的な回転）を生じるようなことはないが、このような相対回転を生じても、雌螺子状の螺条１２ｂ及び雄螺子状の螺条２ａによる嵌合面には、背面側への螺子推進力を生じることになるので、正面側への弾性体３及び環状質量体２の移動（脱落）が防止される。

次に、上述した図１のトーショナルダンパを製造するための工程について説明する。まず図４は、ハブ１のプーリ部１２を転造する工程を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図で、図の左側が正面側、右側が背面側である。

この図４に示されるように、ハブ１のプーリ部１２は、転造ダイス４によって転造される。詳しくは、まずプーリ部１２となるハブ１の外周部にプーリ加工部（プーリ部１２になる部分）１２’を略円筒状に予備成形しておき、このプーリ加工部１２’の内周に、外周面に雄螺子状の成形用螺条５ａが形成された受け型５を嵌挿して、ハブ１及び受け型５を軸心Ｏの周りに一体的に回転させ、外周面にポリＶ溝成形用環状凹凸４ａが形成された転造ダイス４を、前記プーリ加工部１２’の外周面に押し付けながら、この転造ダイス４をその軸心Ｏ’の周りに従動回転させることによって、プーリ部１２（ポリＶ溝１２ａ）を塑性加工する。

そしてこのとき、転造ダイス４によってプーリ加工部１２’の内周面が受け型５の成形用螺条５ａに押し付けられ、この成形用螺条５ａに倣って塑性変形されるので、転造ダイス４によるポリＶ溝１２ａの加工と同時に、プーリ部１２の内周面に螺条１２ｂが加工される。

上述の転造工程が完了した後で、ハブ１のプーリ部１２の内周から受け型５を脱型する際には、ハブ１に対して、受け型５をクランク軸の回転方向へ相対回転させれば、この受け型５に正面側への螺子推進力を生じるので、容易に脱型することができる。

一方、図１のトーショナルダンパにおける環状質量体２は、鋳造等により製作されるもので、その外周面の螺条２ａは、鋳造の際に形成されるか、あるいは機械加工によって形成される。また、弾性体３は、所定の金型を用いて円筒状に加硫成形される。

図５は、ハブ１のプーリ部１２と、その内周の環状質量体２との間に弾性体３を嵌合する工程を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図で、図の左側が正面側、右側が背面側である。

図１のトーショナルダンパを組み立てるには、図５に示されるように、ハブ１のプーリ部１２の内周に環状質量体２を同心的に配置して、不図示の治具により固定したうえで、このプーリ部１２と、その内周の環状質量体２との間に、その正面側から弾性体３を圧入する。この圧入作業に際しては、弾性体３の圧入抵抗を低減するために、揮発等によって経時的に除去可能な潤滑剤等を予め塗布しておくことも好ましい。

先に説明したように、ハブ１は金属板の塑性加工によって製作されたものであり、すなわちそのプーリ部１２は転造されたものであるため、弾性体３を圧入して行くと、この弾性体３の圧縮反力によって僅かに拡径変形する。したがって、圧入抵抗が軽減されるので、螺条１２ｂ，２ａが形成されているにも拘らず、内部応力によるうねり変形を生じることなく圧入することができる。また、弾性体３をねじ込みながら圧入する必要がないので、この弾性体３に偏応力が発生したり、これによって弾性体３が破損するのを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好適な実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 図１のトーショナルダンパにおけるハブ１を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 図１のトーショナルダンパにおける環状質量体を、軸心Ｏ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の製造において、ハブ１のプーリ部１２を転造する工程を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 図１のトーショナルダンパの製造において、ハブ１のプーリ部１２と、その内周の環状質量体２との間に弾性体３を嵌合する工程を、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 ハブ本体部
１２ プーリ部
１２’ プーリ加工部
１２ａ ポリＶ溝
１２ｂ 螺条
２ 環状質量体
２ａ 螺条
３ 弾性体
４ 転造ダイス
５ 受け型
５ａ 成形用螺条

Claims (2)

1. 金属の塑性加工により製作されプーリ部（１２）を有するハブ（１）と、前記プーリ部（１２）の内周に同心的に配置された環状質量体（２）が、前記プーリ部（１２）と環状質量体（２）の間に圧入嵌着された環状の弾性体（３）を介して弾性的に連結され、前記プーリ部（１２）の内周面に螺条（１２ｂ）が形成され、前記環状質量体（２）の外周面に、前記螺条（１２ｂ）と対応する螺条（２ａ）が形成されたことを特徴とするトーショナルダンパ。
2. 請求項１に記載されたトーショナルダンパにおいて、ハブ（１）のプーリ部（１２）の螺条（１２ｂ）が、外周面に成形用螺条（５ａ）が形成された受け型（５）を、前記ハブ（１）に形成したプーリ加工部（１２’）の内周面に嵌挿した状態で、このプーリ加工部（１２’）の外周面に転造ダイス（４）を押し当てて前記プーリ部（１２）を転造することによって形成されることを特徴とするトーショナルダンパの製造方法。

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