JP2008144827A - ダンパ付プーリ - Google Patents

Abstract

【課題】共振時のプーリユニットの捩り方向の振動変位（円周方向の相対変位量）を小さくできるダンパ付プーリを提供する。
【解決手段】ダンパ付プーリ１は、ダンパ部を有するダンパユニット２とダンパユニット２に対して同心状に配置されるプーリユニット３とを備えており、プーリユニット３には円弧状長孔３１が形成され、これに係合する突起部３２がダンパユニット２に設けられている。プーリユニット３のダンパユニット２に対する正転方向に相対変位は、円弧状長孔３１の一端部３３が突起部３２に当接することにより規制される。第１の係止部としての突起部３２と第２の係止部としての一端部３３により相対変位が規制されるので、共振時のプーリユニット３の振動変位が小さくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフト等の回転軸に装着され、クランクシャフト等の回転軸のトルクを無端ベルトを介して各種の補機に伝達するダンパ付プーリに関する。

エンジンのクランクシャフトのトルクを無端ベルトを介して発電機やコンプレッサ等の種々の補機に伝達するためにダンパ付プーリが用いられている。ダンパ付プーリは、特許文献１に記載されるように、ダンパユニットとこれに装着されるプーリユニットとを有している。ダンパユニットはエンジンのクランクシャフトに取り付けられる取付部であるハブと、このハブに設けられてクランクシャフトのねじり振動を低減するダンパ部とを有している。プーリユニットはＶベルト等の無端ベルトが掛け渡されるＶ溝付のプーリ部と、このプーリ部から径方向内方に延びるカバー部とを有し、カバー部に取り付けられた環状の弾性体がハブに装着されている。
国際公開２００５／００５８６５号パンフレット（図１）

プーリユニットとダンパユニットとの間に設けられる環状の弾性体は、主にエンジンのアイドリング回転等のようにエンジン低回転時のクランクシャフトのトルク変動によって発生するクランクシャフトの速度変動がプーリ部に伝達されるのを低減する機能を有している。

しかし、ダンパ付プーリにおいては、エンジン始動時からアイドル回転に至る過程で、クランクシャフトのトルク変動の周波数（エンジンの振動周波数）がプーリユニットの捩り方向（円周方向）の固有振動数域を通過するため、このときのプーリユニットの共振によって、ダンパユニット（ハブ）に対してプーリユニットが捩り方向へ大きく振動変位する。

このため、簡易な構成で、上記共振によって生じるプーリユニットの捩り方向の振動変位（円周方向の相対変位量）を小さくできるダンパ付プーリの出現が課題となっていた。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、共振時のプーリユニットの捩り方向の振動変位（円周方向の相対変位量）を小さくできるダンパ付プーリを提供することを目的とするものである。

本発明のダンパ付プーリは、回転軸に取り付けられる取付部と、前記取付部と一体に回転し前記回転軸のねじり振動を低減するダンパ部とを有するダンパユニットと、外周面にプーリ溝を有し、前記ダンパユニットに対して同心状に配置されるプーリユニットとを備えたダンパ付プーリであって、前記プーリユニットが前記ダンパユニットに対して、正転方向に相対変位しようとするときに、前記相対変位を規制する規制手段を有することを特徴とする。

本発明のダンパ付プーリにおいて、前記規制手段は、前記ダンパユニットに設けた第１の係止部と前記プーリユニットに設けた第２の係止部とを備えたことを特徴とする。

本発明のダンパ付プーリにおいて、前記第１の係止部は突起部であり、前記第２の係止部は円周方向に形成された円弧状長孔の一端部であることを特徴とする。

本発明のダンパ付プーリは、前記第１の係止部と前記第２の係止部との少なくともいずれか一方に当接時の干渉を緩和する弾性体を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、プーリユニットがダンパユニットに対して先行する正転方向の相対変位が規制されるので、ダンパ付プーリの共振時におけるプーリユニットの振動変位が小さくなる。

図１は本発明の一実施の形態であるダンパ付プーリを示す正面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。

図１に示すように、このダンパ付プーリ１はダンパユニット２とこれに対して同心状に配置されるプーリユニット３とを備えている。ダンパユニット２は貫通孔１１が形成された取付部としてのボス部１２と、このボス部１２から径方向外方に延出する円盤部１３とを備えたハブ１４を有しており、ハブ１４は貫通孔１１に組み込まれる回転軸としてのエンジンのクランクシャフト（図示省略）に取り付けられ、エンジンのクランクシャフトのトルクがハブ１４に伝達される。

円盤部１３の周縁部には、ここから軸方向に延出してボス部１２の中心軸Ｏに同軸状となった外側円筒部１５が一体に設けられている。外側円筒部１５の外側には環状質量体１６が配置され、環状質量体１６の内周面と外側円筒部１５の外周面との間には、加硫ゴム等の弾性材料により形成された環状弾性体１７が圧入され、環状質量体１６と環状弾性体１７とにより、取付部としてのボス部１２と一体に回転しクランクシャフトのねじり振動を低減するダンパ部１８が形成されている。

プーリユニット３は外周面に複数のプーリ溝２１が形成された円筒形状のプーリ部２２と、このプーリ部２２の軸方向一端部から径方向内側に向けて延出して一体に設けられるカバー部２３とを備えたプーリ本体２４を有している。カバー部２３の内面には、加硫ゴム等の弾性材料からなる環状弾性体２５が固定され、この環状弾性体２５の端面には支持リング２６が固定されている。支持リング２６は円筒形状の嵌合部２６ａとこの端部から径方向外方に向けて傾斜して延出する突き当て部２６ｂとを有し、突き当て部２６ｂに環状弾性体２５が固定されている。この環状弾性体２５はプーリユニット３とダンパユニット２の間で捩り変形することにより、主にエンジンのアイドリング回転のようにエンジン低回転時のエンジントルク変動によって発生するクランクシャフトの速度変動を低減する機能を有している。

プーリユニット３はダンパユニット２に同心状に配置されるようになっており、プーリユニット３をダンパユニット２に装着した状態のもとで、環状弾性体２５に圧縮力を加えるために、ハブ１４に設けられた内側円筒部１９の外側にはプレッシャーリング２７が組み込まれるようになっている。このプレッシャーリング２７は中心軸Ｏと同心状となって嵌合部２６ａに嵌合される円筒形状の嵌合部２７ａと、この嵌合部２７ａの端部から径方向外方に傾斜して延出する押圧部２７ｂとを備えている。

プレッシャーリング２７の嵌合部２７ａは支持リング２６の嵌合部２６ａに圧入されて同心状に嵌合し、嵌合部２７ａの外周面は嵌合部２６ａの内周面に面接合している。嵌合部２７ａの内周面はハブ１４の内側円筒部１９に圧入されて同心状に嵌合し、嵌合部２７ａの内面は内側円筒部１９の外周面に面接合している。これらの内側円筒部１９，嵌合部２６ａ，２７ｂが相互に嵌合することによって、ダンパユニット２とプーリユニットとが組み立てられ、環状弾性体２５は軸方向に予圧縮された状態となる。

プレッシャーリング２７の押圧部２７ｂとカバー部２３との間にはスラストベアリング２８が配置され、プレッシャーリング２７はスラストベアリング２８を介してカバー部２３を押圧し、環状弾性体２５に予圧縮が付与される。環状質量体１６の外周面とプーリ本体２４のプーリ部２２の内周面との間には、ジャーナルベアリング２９が設けられている。これらのベアリング２８，２９はそれぞれ樹脂材料により成形されている。

支持リング２６の嵌合部２６ａとプレッシャーリング２７の嵌合部２７ａとの嵌合位置は軸方向に調整可能となっているので、ダンパ付プーリ１を組み立てる際に、突き当て部２６ｂと押圧部２７ｂとの離間長を軸方向に調整することができる。これにより、プレッシャーリング２７を支持リング２６へ組み付ける際に、環状弾性体２５に軸方向に所定の予圧縮を付与することができる。プレッシャーリング２７の嵌合部２７ａとハブ１４の内側円筒部１９との軸方向の位置も調整可能となっているので、ダンパ付プーリ１を組み立てる際に、ダンパユニット２とプーリユニット３との軸方向の相対位置を調整することができる。これにより、プーリユニット３のダンパユニット２に対する軸方向の位置を調整することができる。

図１に示すように、プーリ本体２４のカバー部２３には円周方向に１２０度の位相をずらして３つの円弧状長孔３１が形成されており、ダンパユニット２の外側円筒部１５に設けられた突起部３２がそれぞれの円弧状長孔３１内に突出している。突起部３２は本発明の第１の係止部を構成しており、エンジンによるダンパ付プーリ１の回転方向を図１において矢印Ｒで示す正転方向とすると、ダンパユニット２のハブ１４に正転方向のトルクが加わっていない時、つまり初期状態の時には、突起部３２は円弧状長孔３１の正転方向を向いた一端部３３に当接するか、これよりも僅かに離れた位置となっており、一端部３３は本発明の第２の係止部を構成している。このように、突起部３２を一端部３３に接近させて配置すると、プーリユニット３がダンパユニット２に対して正転方向に相対変位しようとすると、突起部３２がストッパ面として機能する一端部３３に当接してプーリユニット３のダンパユニット２に対する正転方向の相対変位が規制される。第１の係止部として突起部３２と、第２の係止部としての一端部３３とにより規制手段が形成されている。

図３（Ａ）〜（Ｄ）は図１および図２に示した本発明のダンパ付プーリ１によりエンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達した場合におけるダンパ付プーリ１の挙動を示す概略図である。一方、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、比較例であるダンパ付プーリ１ａによりエンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達した場合におけるダンパ付プーリ１ａの挙動を示す概略図である。図３および図４においては、ダンパ付プーリ１，１ａはいずれも時計方向を正転方向としてこの方向に回転してクランクシャフトのトルクを補機に伝達する。

図３（Ａ）は、ダンパ付プーリ１が静止している（クランクシャフトが停止している。）初期状態Ｓを示しており、この初期状態Ｓのもとでは、突起部３２は円弧状長孔３１の一端部３３に当接もしくは両者間に僅かな隙間を形成している。図３（Ｂ）はダンパ付プーリ１がエンジンのアイドリング回転数の領域で回転してエンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達している通常状態を示しており、この状態のもとでは、エンジン始動時に補機を回転駆動するための負荷に抗してプーリユニット３が回転しようとするため、環状弾性体２５が捩れてハブ１４はプーリ本体２４に対して初期位置Ｓよりも所定の角度だけ先行した状態となる。図３（Ｂ）においては、ハブ１４がプーリ本体２４に対して先行角度θ１（＋４度）となっている状態が示されている。

図３（Ｃ）は、ダンパ付プーリ１が共振現象を起こしてハブ１４がプーリ本体２４に対して初期位置Ｓよりもθ３の角度先行した状態を実線で示す。このように通常状態よりも大きな角度でハブ１４が先行すると、環状弾性体２５に蓄えられたエネルギーによりプーリ本体２４がハブ１４よりも先行する方向に逆転変位することになるが、このように逆転変位すると、円弧状長孔３１の一端部３３が突起部３２に当接するので、プーリ本体２４がハブ１４よりも正転方向に相対変位することが規制される。これにより、共振時のプーリ本体２４の捩り方向の振動変位を小さくすることができる。

図４に示す比較例としてのダンパ付プーリ１ａにおいては、円弧状長孔３１の円周方向中央部に突起部３２が配置されている。図４（Ａ）は図３（Ａ）と同様に初期状態Ｓを示し、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）と同様に通常状態を示す。

図４に示すように、円弧状長孔３１の円周方向中央部に突起部３２を配置すると、ダンパ付プーリ１ａが共振現象を起こしてハブ１４がプーリ本体２４に対して初期位置Ｓよりもθ３の角度先行すると、環状弾性体２５に蓄えられたエネルギーによりプーリ本体２４がハブ１４よりも先行する方向に逆転変位することになり、逆転変位によりプーリ本体２４がハブ１４よりも正転方向に相対変位することになる。図４（Ｃ）においては、プーリ本体２４がハブ１４に対して初期位置よりも角度θ４（−８度）先行する方向に相対変位した状態が二点鎖線で示されている。

比較例のように、共振時にハブ１４がプーリ本体２４に先行する方向の相対変位と、逆にプーリ本体２４がハブ１４に先行する方向の相対変位とを許容すると、共振時の振動変位が大きくなる。これに対し、本発明のダンパ付プーリ１においては、円弧状長孔３１と突起部３２との機械的な干渉によってプーリ本体２４がハブ１４に対して先行する正転方向の相対変位が規制されるので、簡易な構成で共振時のプーリ本体２４の捩り方向の振動変位を小さくすることができる。

なお、突起部３２が円弧状長孔３１内に入り込んでいるので、環状弾性体２５が万一破損したとしても、突起部３２が円弧状長孔３１の端面に当接して、エンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達することができ、突起部３２によりフェールセーフの機能を果たすことができる。

図５はエンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達するためにクランクシャフトに装着されたダンパ付プーリにおけるハブ１４とプーリ本体２４との捩れ角の関係を示すプーリ特性線図である。図５において、本発明のプーリ特性は実線のみで示されており、比較例のプーリ特性は実線と破線とにより示されている。

エンジンが始動されると、クランクシャフトは、例えば200〜300rpmのダンパ付プーリの共振域の回転数を経てアイドリング回転数に到達することになる。共振域では比較例のダンパ付プーリ１ａにおいては、ハブ１４がプーリ本体２４に対して先行する方向に大きい振幅で変位した後に、プーリ本体２４がハブ１４に対して先行する方向に変位することになる。したがって、図４（Ｃ）に示すように、初期位置Ｓよりも例えば角度θ４程度までプーリ本体２４がハブ１４に先行する方向に変位すると、共振域では、図５において実線と破線で示す大きな振幅でプーリ本体２４が共振することになる。

これに対し、本発明のダンパ付プーリ１においては、ハブ１４がプーリ本体２４に対して先行する方向に大きい振幅で変位した後に、プーリ本体２４がハブ１４に対して先行する方向に変位しようとすると、突起部３２が円弧状長孔３１の一端部３３に当接するので、プーリ本体２４とハブ１４の相対位置は初期位置Ｓを限度に変位することになる。これにより、プーリ本体２４とハブ１４は、図５において実線で示す範囲でのみの相対変位となり、共振時の振動変位が小さくなる。

図６はエンジン始動時におけるクランクシャフトとプーリ本体の回転数の変化を示すグラフである。クランクシャフトの回転数が実線で示されるようにエンジン始動時からアイドル回転に到達するまでに変化すると、本発明のダンパ付プーリ１は、共振域において、比較例のダンパ付プーリ１ａよりも振幅Ｌだけ振動変位が少なくなった。

図７は本発明の他の実施の形態であるダンパ付プーリ１の一部を示す正面図であり、このダンパ付プーリ１の第１の係止部としての突起部３２の外側には、突起部３２がストッパ面としての一端部３３に当接する時の干渉を緩和するために、ゴム製の弾性体３４が設けられている。これにより、共振時にプーリ本体２４がハブ１４に対して先行する方向に相対変位しても、円弧状長孔３１の一端部３３が突起部３２に当接する際における干渉が緩和され、当接時の騒音も低減できる。なお、一端部３３に弾性体３４を取り付けるようにしても良く、一端部３３と突起部３２の両方に弾性体を取り付けるようにしても良い。

プーリ本体２４に形成される円弧状長孔３１はプーリ本体２４の内外面を貫通して形成されているが、プーリ本体２４の外面に円弧状長孔３１を開口させることなく、底付きの円弧状溝としても良い。また、ダンパユニット２のハブ１４と一体となった外側円筒部１５に第１の係止部として円弧状溝を形成し、プーリ本体２４に第２の係止部として突起部３２を設けるようにしても良い。

なお、本発明において、ダンパユニットに設けられる第１の係止部とプーリユニットに設けられる第２の係止部は、プーリユニットがダンパユニットに対して、正転方向に相対変位しようとするときに、その相対変位を規制できれば良く、この構成や機構あるいは設けられる位置は任意である。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。本発明は主としてエンジンのアイドリング回転のようにエンジン低回転時のエンジントルク変動によって発生するクランクシャフトの速度変動を遮断するための環状弾性体２５を有するダンパ付プーリであれば、どのようなタイプのものにも適用することができる。例えば、図１および図２に示すダンパ付プーリ１においては、支持リング２６の嵌合部２６ａがプレッシャーリング２７の嵌合部２７ａの外側に嵌合しているが、嵌合部２７ａを嵌合部２６ａの外側に嵌合させるようにしても良く、両方の嵌合部２６ａ，２７ａを内側円筒部１９に直接嵌合させるようにしても良い。さらに、図２に示すように、環状弾性体２５は環状質量体１６の径方向内方に配置されているが、環状弾性体２５と環状質量体１６とを軸方向に隣り合って配置するようにしても良く、その場合にはこれらを近い外径とすることができ、ダンパ付プーリの外径を図２に示す場合よりも小さくすることができる。

本発明の一実施の形態であるダンパ付プーリを示す正面図である。 図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のダンパ付プーリによりエンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達した場合におけるダンパ付プーリの挙動を示す概略図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、比較例としてのダンパ付プーリによりエンジンのクランクシャフトのトルクを補機に伝達した場合におけるダンパ付プーリの挙動を示す概略図である。 エンジン動力を補機に伝達するためにクランクシャフトに装着されたダンパ付プーリにおけるハブとプーリ本体との捩れ角の関係を示すプーリ特性線図である。 エンジン始動時におけるクランクシャフトとプーリ本体の回転数の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態であるダンパ付プーリの一部を示す正面図である。

符号の説明

１ ダンパ付プーリ
２ ダンパユニット
３ プーリユニット
１２ ボス部
１４ ハブ
１５ 外側円筒部
１６ 環状質量体
１７ 環状弾性体
１８ ダンパ部
２３ カバー部
２４ プーリ本体
２５ 環状弾性体
３１ 円弧状長孔
３２ 突起部（第１の係止部）
３３ 一端部（第２の係止部）
３４ 弾性体

Claims (4)

1. 回転軸に取り付けられる取付部と、前記取付部と一体に回転し前記回転軸のねじり振動を低減するダンパ部とを有するダンパユニットと、
   外周面にプーリ溝を有し、前記ダンパユニットに対して同心状に配置されるプーリユニットとを備えたダンパ付プーリであって、
   前記プーリユニットが前記ダンパユニットに対して、正転方向に相対変位しようとするときに、前記相対変位を規制する規制手段を有することを特徴とするダンパ付プーリ。
2. 請求項１記載のダンパ付プーリにおいて、前記規制手段は、前記ダンパユニットに設けた第１の係止部と前記プーリユニットに設けた第２の係止部とを備えたことを特徴とするダンパ付プーリ。
3. 請求項２記載のダンパ付プーリにおいて、前記第１の係止部は突起部であり、前記第２の係止部は円周方向に形成された円弧状長孔の一端部であることを特徴とするダンパ付プーリ。
4. 請求項２または３記載のダンパ付プーリにおいて、前記第１の係止部と前記第２の係止部との少なくともいずれか一方に当接時の干渉を緩和する弾性体を設けたことを特徴とするダンパ付プーリ。

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