JP2008082550A - トルク移送アセンブリ用の調整可能なダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】雑音および振動を低減させ、かつコスト効率のよい、中空のトルク移送アセンブリ用の軽量のダンパを提供する。
【解決手段】管状シャフトのキャビティ内に、入力チャネリング部分４０および出力チャネリング部分４２が、各チャネリング部分が第１の密度と、管状シャフトの内面に対して弾性バイアス力を与えるのに十分な直径とをもつ第１の所定フォーム材料から形成される。調整可能なダンパは、それぞれ第１の所定フォーム材料および第１の密度とは異なる、第２の密度をもつ第２の所定フォーム材料から形成される少なくとも１つの吸収器４４aをさらに含む。少なくとも１つの吸収器は、トルク移送アセンブリによって生成され、または伝えられる雑音の第１の所定周波数範囲を減衰させるために、入力チャネリング部分４０と出力チャネリング部分４２との間に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のドライブ・シャフトおよびプロペラ・シャフトなどのトルク移送アセンブリ（ｔｏｒｑｕｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関連する雑音、振動および粗さの問題を低減するための調整可能なダンパ（ｔｕｎａｂｌｅ ｄａｍｐｅｒ）に関する。

トルク移送アセンブリは、エンジンと車輪の間でトルクを移送する（ｔｒａｎｓｆｅｒ）ために車両で広く使用される。一般に、トルク移送アセンブリは、変速機（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と車軸アセンブリ（ａｘｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）の間、補助変速機（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｕｎｉｔ）と車軸アセンブリの間、あるいは補助変速機箱（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃａｓｅ）と車軸アセンブリの間に配置される。重量を軽減するために、トルク移送アセンブリは、一般に、回転エネルギー源と車軸アセンブリの間をつなぐ管状シャフト（ｔｕｂｕｌａｒ ｓｈａｆｔ）を含む。管状シャフトは、エンジン、車軸アセンブリ、変速機、補助変速機箱および車輪からの振動および雑音を伝え、増幅する。しかし、トルク移送アセンブリ内の管状シャフトに関する別の問題は、車両の動作中に、岩石または他の破片が、管状シャフトに強く衝撃を与えるとき、それらが、望ましくない雑音を生成することである。

トルク移送アセンブリによる雑音の生成または移送に対処するために、いくつかの製造業者は、減衰能力限界に基いて雑音および振動の特定の周波数を低減させるために、管状シャフト内部の特定のノードに挿入されたプラグまたは他の内部ダンパを使用してきた。これらのプラグは、一般に、狭い帯域の周波数だけを低減させ、高価であり、特定のノードに正しい取り付けを保証するために、組立時間を長くする必要がある。いくつかの内部ダンパは重く、そのために、管状シャフトの重量削減の利益を減ずる。これらのプラグまたは内部ダンパに関するまた別の問題は、それらが、一般に、衝撃雑音を低減できないことである。

したがって、広い周波数範囲にわたって、雑音および振動の問題を許容できるレベルに低減させ、かつ製造および組立においてコスト効率のよい、中空のトルク移送アセンブリ用の軽量のダンパが必要とされている。

発明の要約

上記のことを考慮して、本発明は、トルク移送アセンブリ内の雑音および振動を低減させるための、軽量で、簡単に組み立てられ、かつコスト効率のよい調整可能なダンパに関する。トルク移送アセンブリは、細長いキャビティを画定する内面をもつ管状シャフトと、形状において円筒形でありかつキャビティの内部に保持される調整可能なダンパとを含む。調整可能なダンパは、入力チャネリング部分（ｉｎｐｕｔ ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）および出力チャネリング部分（ｏｕｔｐｕｔ ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）であって、各チャネリング部分が第１の密度と、管状シャフトの内面に対して弾性バイアス力（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｂｉａｓ ｆｏｒｃｅ）を与えるのに十分な直径とをもつ第１の所定フォーム材料（ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｆｏａｍ ｍａｔｅｒｉａｌ）から形成される入力チャネリング部分および出力チャネリング部分を含む。調整可能なダンパは、それぞれ第１の所定フォーム材料および第１の密度とは異なる、第２の密度をもつ第２の所定フォーム材料から形成される少なくとも１つの吸収器（ａｂｓｏｒｂｅｒ）をさらに含む。少なくとも１つの吸収器が、トルク移送アセンブリによって生成され、または伝えられる雑音の第１の所定周波数範囲を減衰させるために、入力チャネリング部分と出力チャネリング部分との間に配置される。

本発明の適用可能性のさらなる範囲が、以下の詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。しかし、本発明の趣旨および範囲内の様々な変化および修正は当分野の技術者には明らかになるので、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、説明のためだけに与えられることを理解するべきである。

例示的な車両の動力移送系統（ｄｒｉｖｅｌｉｎｅ）１０が図１に示され、トルク移送アセンブリ２０がエンジン（図示せず）から車両の車輪（図示せず）に回転動力を移送するために、車軸アセンブリ１８によって変速機１４に相互連結する。トルク移送アセンブリ２０は、ドライブ・シャフトとして示され、調節可能なダンパ３０がその中に組み込まれる（図３）管状シャフト２２を含む。調節可能なダンパ３０は、トルク移送アセンブリ２０によって生成され、または伝えられる雑音、振動および粗さの問題を低減する。調節可能なダンパ３０を、広周波数帯域のダンパ・アセンブリを生み出すために、高周波数範囲の雑音および振動、低周波数範囲の雑音および振動、ならびに低周波数および高周波数範囲の組み合わせの雑音および振動を低減するように構成することができる。

トルク移送アセンブリ２０は、様々な構成で形成することができるが、一般に、変速機１４上の出力シャフトと、車軸アセンブリ１８上の入力シャフトとに１対の自在継手２６によって連結された管状シャフト２２を含むことができる。自在継手２６は、管状シャフト２２の各々の側に固定されたヨーク２４を含む。トルク移送アセンブリ２０は、その周りに、トルク移送アセンブリが、特に、管状シャフト２２が車両の動作中に回転する長手方向軸３２（図３）をもつ。図２に示されるように、管状シャフト２２は、内径Ｄをもつキャビティ２１を画定する内面２３を含む。様々な管状形状を、管状シャフト２２を形成するために使用することができるが、管状シャフト２２は一般に円筒形である。管状シャフトの長さおよび直径が、例えば、車両のタイプおよびトルク移送アセンブリによって伝えられる最大トルクによって、変化することもある。

調節可能なダンパ３０は、トルク移送アセンブリ２０によって生成され、または伝えられる雑音および振動の問題、ならびに車両の動作中の衝撃に関連する雑音を減少させる。図３に示されるように、調節可能なダンパ３０は、一般に、管状シャフト２２の長さに比例して変化する長さＬ１と、管状シャフト２２の形状に一般に適合する細長い形状とをもつ。ダンパの長さＬ１は、管状シャフトと同じくらいの長さでよいが、一般に、スエージ加工するための余地を与えるために、管状シャフト２２の長さより短く、説明された実施形態では、調節可能なダンパ３０の長さＬ１は、管状シャフト２２の約７０パーセントの長さである。

さらに、調節可能なダンパ３０は、管状シャフト２２のほぼ中央に配置される。管状シャフト２２内部で調節可能なダンパ３０をほぼ中央に配置することによって、組立が簡単化され、ダンパ・アセンブリを管状シャフト２２内部で、いくつかのノードに沿って特別に配置する必要がなくなり、管状シャフト２２を、調節可能なダンパ３０と干渉することなく、各端部でスエージ加工することができる。

調節可能なダンパ３０が、取り付け前などの、緩和された、または圧縮されない状態にあるとき、調節可能なダンパ３０は、一般に、管状シャフト２２の内径Ｄより大きい外径Ｄ１を画定する。調節可能なダンパ３０は、調節可能なダンパ３０がトルク移送アセンブリ内部に保持されたとき、トルク移送アセンブリ２０の長手方向軸３２と一直線にそろえられた長手方向軸をさらにもつ。外径Ｄ１がトルク移送アセンブリの内径Ｄの内部に締り嵌めの配置で組み立てられるので、調節可能なダンパ３０を、接着剤の使用なしで保持することができる。説明された実施形態では、緩和された状態における調節可能なダンパ３０の外径Ｄ１は、管状シャフト２２の内径Ｄより約１．１倍大きい。もちろん、直径の差は、望ましい密度範囲の内部で平均密度を維持しながら、適用例、調節可能なダンパ３０を形成するために使用される材料のタイプ、締めしろ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の量により、必要に応じて変化することができる。

調節可能なダンパ３０は、円筒形のフォーム材料から形成され、一般に、管状シャフト２２の形状に適合し、図３に円筒形として示される。調節可能なダンパ３０は、入射波の吸収を増大するために、入力チャネリング部分４０と、出力チャネリング部分４２とを含む。各チャネリング部分４０、４２は、好ましくは、管状シャフト２２の内面２３に弾性バイアス力を与えるために弾性をもつ材料から形成される。入力チャネリング部分および出力チャネリング部分に使用される材料は、適切な雑音および振動の吸収特性ももつべきである。上記の性質に適合する１つの材料は、連続気泡ポリウレタン・フォーム（ｏｐｅｎ−ｃｅｌｌ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｆｏａｍ）などの高分子フォーム材料である。４５〜７５パーセント、より詳細には５０〜７０パーセントの透過率をもつ連続気泡ポリウレタン・フォームが特によく作用することがわかった。例示の実施形態では、チャネリング部分４０、４２は、ほぼ１．２ｐｃｆ（ポンド/立方フィート）以下の非取り付け時の密度と約６２％の透過率とをもつ。

調節可能なダンパ３０は、トルク移送アセンブリ２０によって生成され、または伝えられる雑音の第１の所定周波数範囲を減衰させるために、入力チャネリング部分４０と出力チャネリング部分４２との間に配置された少なくとも１つの吸収器４４をさらに含む。吸収器４４は、好ましくは、弾性と適切な減衰特性をもつ材料から形成される。例示の実施形態では、吸収器４４の材料は、入射吸収係数の基準を使用して、低周波数に対しては４０％、中間範囲周波数に対しては７０％以上、また高周波数範囲に対しては９０％以上を目標にして、選択される。上記の特性に適合する１つの材料は、ハイフォニック・フォーム材料（ｈｙｆｏｎｉｃ ｆｏａｍ ｍａｔｅｒｉａｌ）などのフォーム材料である。例示の実施形態では、吸収器４４のハイフォニック・フォーム材料は、ほぼ１．７ｐｃｆ（ポンド/立方フィート）以下の密度をもつ。

吸収器４４は、長さＬ２と直径Ｄ２とをもち、長さＬ２は、減衰される雑音の周波数範囲に依存する。好ましい実施形態では、８００Ｈｚ以下の低周波数範囲を減衰させることが望ましい場合、吸収器４４の長さＬ２は約２．５インチである。中間周波数範囲に対しては、吸収器４４の長さＬ２は、好ましくは約１．５インチである。そして、高周波数範囲に対しては、好ましい長さＬ２は、０．５インチと１．０インチの間である。雑音の周波数の１つの範囲だけを減衰させることが必要な場合には、１つの吸収器４４だけが必要であるであろう。しかし、２つの異なる周波数範囲を減衰させることが必要な場合には、第２のダンパ４４を、好ましくは、それぞれ第１と第２の吸収器４４ａ、４４ｂの間に配置された第３のチャネリング部分４６とともに、図３に示すように追加することができる。このシナリオでは、吸収器４４ａ、４４ｂの各々は、減衰される周波数範囲によって、それぞれ特定の長さＬ２ａ、Ｌ２ｂをもつであろう。同様に、雑音の第３の周波数範囲を減衰することが望ましい場合には、第３のダンパ（図示せず）を追加することもできるであろう。

上で述べたように、調節可能なダンパ３０の全長Ｌ１を、管状シャフト２２の長さより短く維持するために、入力チャネリング部分および出力チャネリング部分４０、４２の長さは、吸収器４４の望ましい長さを決めた後で、選択されるであろう。好ましい実施形態では、吸収器４４の直径Ｄ２は、入力チャネリング部分および出力チャネリング部分４０、４２の直径Ｄ１より小さい。

最後に、調節可能なダンパ３０は、トルク移送アセンブリ２０によって生成されまたは伝えられた雑音をさらに分離するために、チャネリング部分４０、４２、４６と吸収器４４a、４４ｂとの間に配置されたブロッカー４８を含むことができる。ブロッカー４８は、薄い板紙材料から形成され、好ましくは、吸収器４４の直径Ｄ２より小さい直径をもつ。入力チャネリング部分および出力チャネリング部分４０、４２、吸収器４４およびブロッカー４８は、柔軟な接合を形成しかつ常温で硬化する二液性ポリウレタンなどの適切な接着剤によって、互いに結合される。接着剤は、油、グリースおよび一般の洗浄剤に対して耐性をもつべきである。

したがって、本発明は、任意の所望の周波数範囲を、また必要ならば１つより多い周波数範囲さえも減衰させるため、調整することができるダンパ３０を提供する。この特徴は、追加のコストまたは追加の質量を必要とせずに、調整可能なダンパ３０が様々な使用に対して柔軟であることを可能にする。

調整可能なダンパ３０は、それを所定位置に押し込むことによって、トルク移送アセンブリ２０の組立の間に、管状シャフト２２へと組み立てられる。管状シャフト２２の中に挿入されると、調整可能なダンパ３０は、拡大することが可能とされる。一般に、管状シャフト２２の内面２３に対する調整可能なダンパ３０の弾性バイアス力は、任意の追加のゴムのバンパ、接着剤または任意の他の保持技術を必要とせずに、調整可能なダンパ３０が、管状シャフト２２に対して移動することを防止するのに十分な力を与える。

本発明の説明は、本質的に、単に例示的なものであり、したがって、本発明の趣旨から逸脱しない変形形態は、本発明の範囲内にあるものとされる。そのような変形形態は、本発明の趣旨および範囲からの逸脱であると考えるべきではない。

例示的なトルク移送アセンブリを含む車両の駆動列（ｄｒｉｖｅｔｒａｉｎ）の概略図である。 中空のトルク移送アセンブリの断面図である。 本発明のフォーム・ダンパ（ｆｏａｍ ｄａｍｐｅｒ）の斜視図である。

符号の説明

１０ 動力移送装置
１４ 変速機
１８ 車軸アセンブリ
２０ トルク移送アセンブリ
２１ キャビティ
２２ 管状シャフト
２３ 内面
２４ ヨーク
２６ 自在継手
３０ 調節可能なダンパ
３２ 長手方向軸
４０ 入力チャネリング部分
４２ 出力チャネリング部分
４４、４４ａ、４４ｂ 吸収器
４６ 第３のチャネリング部分
４８ ブロッカー

Claims (17)

1. 細長いキャビティを画定する内面を含む管状シャフトをもつトルク移送アセンブリ用の調整可能なダンパであって、形状において円筒形であり、かつ
   入力チャネリング部分および出力チャネリング部分であって、各チャネリング部分が第１の密度、および前記管状シャフトの前記内面に対して弾性バイアス力を与えるのに十分な直径をもつ第１の所定フォーム材料から形成される、入力チャネリング部分および出力チャネリング部分と、
   それぞれ前記第１の所定フォーム材料および第１の密度とは異なる、第２の密度をもつ第２の所定フォーム材料から形成される少なくとも１つの吸収器とを含み、前記少なくとも１つの吸収器が、前記トルク移送アセンブリによって生成され、または伝えられる雑音の第１の所定周波数範囲を減衰させるために、前記入力チャネリング部分と出力チャネリング部分との間に配置される調整可能なダンパ。
2. 前記入力チャネリング部分および出力チャネリング部分の前記第１の所定フォーム材料が連続気泡フォームである請求項１に記載の調整可能なダンパ。
3. 前記連続気泡フォームの前記密度が１．２ポンド／立方フィート以下である請求項２に記載の調整可能なダンパ。
4. 前記少なくとも１つの吸収器の前記第２の所定フォーム材料が、ハイフォニック・フォームである請求項１に記載の調整可能なダンパ。
5. 前記ハイフォニック・フォームの前記密度が、約１．７ポンド／立方フィートである請求項４に記載の調整可能なダンパ。
6. 前記入力チャネリング部分および出力チャネリング部分の前記直径が、前記少なくとも１つの吸収器の直径より大きい請求項１に記載の調整可能なダンパ。
7. 前記入力チャネリング部分および出力チャネリング部分の前記直径が、前記管状シャフトの前記内面の直径より大きい請求項１に記載の調整可能なダンパ。
8. 前記入力チャネリング部分および出力チャネリング部分の前記直径が、前記管状シャフトの前記内面の前記直径の約１．１倍である請求項７に記載の調整可能なダンパ。
9. 前記入力チャネリング部分および出力チャネリング部分と前記吸収器との組み合わされた長さが前記管状シャフトの長さより小さい請求項１に記載の調整可能なダンパ。
10. 前記組み合わされた長さが、前記管状シャフトの前記長さの約７０パーセントである請求項９に記載の調整可能なダンパ。
11. 前記トルク移送アセンブリによって生成され、または伝えられる雑音をさらに分離するために、前記少なくとも１つの吸収器と、前記入力チャネリング部分および出力チャネリング部分の少なくとも１つとの間に配置されたブロッカーをさらに含む請求項１に記載の調整可能なダンパ。
12. 前記少なくとも１つの吸収器の直径が前記ブロッカーの直径より大きい請求項１１に記載の調整可能なダンパ。
13. 前記トルク移送アセンブリによって生成され、または伝えられる雑音の第２の所定周波数範囲を減衰させるために、前記チャネリング部分入力と出力チャネリング部分との間に配置された第２の吸収器をさらに含み、前記第２の所定周波数範囲が前記第１の所定周波数とは異なる請求項１に記載の調整可能なダンパ。
14. 前記少なくとも１つの吸収器と前記第２の吸収器との間に配置された第３のチャネリング部分をさらに含む請求項１３に記載の調整可能なダンパ。
15. 前記第１の所定周波数範囲が低周波数範囲であり、前記少なくとも１つの吸収器が、約２．５インチの長さをもつ請求項１に記載の調整可能なダンパ。
16. 前記第１の所定周波数範囲が中間周波数範囲であり、前記少なくとも１つの吸収器が、約１．５インチの長さをもつ請求項１に記載の調整可能なダンパ。
17. 前記第１の所定周波数範囲が高周波数範囲であり、前記少なくとも１つの吸収器が、０．５から１．０インチの範囲の長さをもつ請求項１に記載の調整可能なダンパ。

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