JP2008207801A - 駆動軸中央支持軸受のための調整可能な質量ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸中央支持軸受のための調整可能な質量ダンパを提供すること。
【解決手段】駆動軸中央支持軸受と共に使用するための質量ダンパが、軸受の非回転部分上に配置され、自由振動のためのばね要素上に取り付けられ、他の場合には駆動軸およびドライブ・トレイン構成要素によって軸受を介して車両へ伝達され得るものと同一になるように選択された共振を有する。２つの実施形態が、異なる駆動軸およびドライブ・トレインの構成と共に使用するために必要とされる、異なる共鳴振動特性を有するように設定されることが可能となるように、それぞれ調整可能である。
【選択図】図６

Description

概して、本発明は、自走車両における振動絶縁の分野に関し、より詳細には、駆動軸の振動共鳴の影響の最小化の領域に関する。

概して、組立式駆動軸が、軸が共に接合される付近に支持軸受を必要とする。また、支持軸受は、それが一対の駆動軸の間の中央付近または連結部付近に存在するため、駆動軸中央支持軸受とも呼ばれる。通常、支持軸受は、ゴム中に絶縁されたころ軸受（ｒｏｌｌｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｉｎ ｒｕｂｂｅｒ）と、車両構造体への装着点として使用されるブラケット構成体とを有する。それが車両車体へ直接的に装着されるか、または車両フレームへ装着されるかに関わらず、自動車の適用例に関して、支持軸受は、駆動軸における不均衡により引き起こされる振動を伝達するための主要な要素であり、そのような振動の影響を軽減するために多様に改変されてきた要素である。

米国特許第６，４２２，９４７号が、従来の軸受組立体が、ブラケット中に設けられるが、可撓性のゴム支持部材によりそれから隔てられているような駆動軸の軸受を説明する。そのような支持部材は、回転軸から車両への振動の伝達を絶縁させるおよび軽減することが知られている。

軸受の絶縁だけでは、振動が一般的に２２Ｈｚ〜２６Ｈｚの範囲における振動の共振状態に入る場合に、軸の振動を完全には減衰しないことがさらに知られている。共振状態よりの振動は、強度がかなり高く、時々車両の乗員によって感じ取られる。車両軸がこの周波数範囲で回転する場合、時々これは、シャダー・タイプの擾乱を引き起こす。同擾乱は、スピード・センシティブであるだけでなく、トルク・センシティブでもあり、リア・サスペンションの上下動にも影響されやすい。

米国特許第５，１４５，０２５号が、そこにおいては吸収体の質量が、外方の玉軸受のレースへ直接的に固定される同軸的に配置されたリングへ、ばねを介して直接的に連結される、駆動軸のための非回転振動ダンパを説明する。振動ダンパは、自由振動するものとして、および生じる「曲げ」振動を軽減するために駆動軸の本来の周波数それぞれに対して調節されるものとして、説明される。

同特許は、調節され得るダンパを説明するが、そのような調節に対する機構は説明されていない。したがって、いったんその振動ダンパが、ある特定のパワートレイン構成のために設計され、作成されると、それは、その構成の、または駆動軸の振動において同一の共振周波数を呈する他の構成の、専用のものとなる。
米国特許第６，４２２，９４７号 米国特許第５，１４５，０２５号

本発明は、駆動軸からの振動が起きる際にはいつでも、駆動軸からの振動に反作用しそれにより駆動軸からの振動を抑制しまたは大幅に低減させる振動構成要素へ、対抗する力を生成し加えるように、駆動軸軸受上にばね質量の慣性を利用する原理を使用する。さらに、本発明は、同一の構成要素が、異なる共振周波数振動を呈するパワートレインの多様な構成と共に使用されることが可能であるように調整可能な振動ダンパを提供する。

駆動軸、機関、変速装置、および差動装置の、多くの異なるドライブ・トレインの組合せが、本発明による減衰を必要とする多くの異なる共鳴振動周波数をもたらす。各所望の適用例に対して、異なるばね要素および／または質量要素から構成される、異なるダンパ組立体を設計することが可能であるが、広範な適用例において使用されることが可能である調整可能なダンパを有することが、より望ましい。したがって、本発明は、ばね要素への圧縮力を選択的に予め設定し、および／または質量要素を変えて、それによりダンパ組立体を調整するようにするための手段を有する。

本発明の２つの実施形態が説明され、それが、その共振状態において駆動軸の振動の影響を低減させるための調整可能な振動の減衰を説明する。概して、これは、他の場合には駆動軸によりもたらされる振動の影響に反作用する支持軸受に、回転不可能な振動絶縁装置を設けることによって、実現される。各実施形態は、ばね要素上に自由振動のために対称的に支持される質量要素を使用する。ばね要素は、駆動軸軸受の非回転部分上に支持される。

第１の実施形態において、ばね要素は、軸受の非回転部分から延在するカラー部へ取り付けられた、予め定められた寸法および厚さのエラストマーの形態である。質量要素は、その上に保持され、自由に振動することを可能とされるようなばね要素の上に嵌まるように寸法設定された中央孔を有する、円筒状のリングの形態である。ダンパ組立体の調整は、質量要素の中央孔の中へ圧入され、ばね要素に隣接する、関連付けされた調整リングを使用することによって実施される。ある特定の駆動軸およびパワートレイン構成の振動の共振周波数に適合するように、質量ダンパの振動の共振周波数を設定するために、調整リングは、ばね要素がさらに圧縮され、変更されたばね特性を有するように、ばね要素の方へ軸方向に調節される。

第２の実施形態において、ばね要素は、非回転カラー部と質量要素との間に配置されたエラストマーの形態である。質量要素は、固定具により共に締め付けられ、ばね要素およびカラー部の上に置かれるように構成された、いくつかの弧状部から構成される。質量要素の部分は、追加的に加えられた質量要素の取付けが、質量ダンパ組立体の共鳴振動周波数を変更させることを可能とするようになされる。追加的な調整が、締付量がばね要素上に存在する圧縮力を直接的にもたらすため、セグメント同士を共に取り付ける際に固定具へ加えられるトルクを制御することによって行われる。さらに、調整は、対向する質量要素部分について、異なるばね特性を有する断片化されたばね要素を使用することによって行われる。同態様において、質量ダンパ組立体は、別個の共振周波数で、軸受の軸に対し交差する直交方向へ生じる振動の影響に対抗する必要がある場合に、減衰を行うことが可能である。

本発明の１つの目的は、軸受の付近でそれらのそれぞれの軸の周囲を回転するように共に連結された複数の駆動軸を使用する自走車両において、駆動軸軸受と共に使用するための振動ダンパ組立体を提供することである。駆動軸軸受は、車両上で駆動軸を支持し、車両へ連結可能な軸受ハウジングと、ハウジングに連結された非可動の外方レース要素と、内方レース要素と、内方レースと外方レースとの間に捕捉される複数の回転可能な軸受とを有する。非回転円筒状カラー部が、外方レースへ連結され、そこから同軸方向に延在し、軸との接触から間隔を置かれる。ダンパ質量組立体は、カラー部の延在部上に設けられた円形のばね要素と、それが内方レース内で回転している際に設置された駆動軸によって誘起される振動へ反作用力を与えるためのばね要素により、カラー部上に取り付けられた質量要素とを有する。また、組立体は、振動特性の予め定められた共振周波数へダンパ組立体を調整するため、ばね要素上に存在する圧縮力を、選択的に予め設定するまたは調節するための手段を有する。

本発明の他の目的は、ばね要素へ隣接しており、ばね要素上に存在する圧縮力を変更し、それによって振動特性の予め定められた共振周波数へダンパ組立体を調整するような度合で質量要素中に圧入される、環状リングを備える調整機構を提供することである。

本発明の他の目的は、ばね要素への圧縮力を変更し、それによって振動特性の予め定められた共振周波数へダンパ組立体を調整するように調節可能である質量要素を提供することである。

本発明にさらに他の目的は、取付けのために追加の質量要素を受容し、それにより振動特性の予め定められた共振周波数へダンパ組立体を調整する質量要素を提供することである。

組立式駆動軸が、図１に図示され、自動車業界において普通に使用される駆動軸のタイプの典型的なものである。図示されるように、駆動軸支持軸受および連結組立体１２が、組立式駆動軸を有する車両に関連付けられるが、この組立式駆動軸は、自在継手６により車両の変速装置（図示せず）へ軸方向に連結される第１の軸部分または部材２と、自在継手８により軸２へ、および自在継手１０により車両の差動装置（図示せず）へ作動可能におよび軸方向に連結される第２の軸部分または部材４とを有する。軸受組立体１２は、軸受組立体と、ブラケット組立体と、図２および図３に図示される保護カバーまたは鎧装部材とを有する。

図２および図３に図示される支持駆動軸軸受１０１が、本発明の第１の実施形態を担う。ハウジングが、上方カバー１０２および下方カバー１０４を備えるものとして図示される。一般的に、カバーは、予備成形された（スタンピングされた）シートメタルから作られ、ハウジングを形成するように共に溶接される。ブラケット１０７および１０３が、ハウジングから延在し、軸受に支持を提供するように、車両または車両のフレームへ軸受を装着するために使用される。軸受絶縁装置１０８が、ハウジング内に捕捉され、いくつかの軸を通る軸受における動きの融通性を許容するようにスプリング・ブレーキ１１１と共に形成された環状のエラストマーである。軸受保持器スリーブ１０５が、軸受絶縁装置１０８内に保持される。軸受組立体１１０は、軸受保持器スリーブ１０５内に捕捉される。軸受組立体１１０は、外方レース１１４、内方レース１１２、ローラ要素１１６、およびシール１０９を備える。外方レース１１４は、ハウジング中に保持されるように、軸受保持器スリーブ１０５内に圧入される。

軸受保持器スリーブ１０５は、外方レース１１４を捕捉するための内方へ折り込まれた端部を有する円筒状要素である。また、軸受保持器スリーブ１０５は、軸受組立体１１０から軸方向および外方へ延在するフレア型カラー部１０６を有する。

本発明の共鳴振動ダンパ組立体の第１の実施形態が、軸受保持器１０５の非回転カラー部１０６上に置かれるものとして、図３に図示される。予め選択されたばね特性を有するエラストマー材料として本明細書で例示されるばね要素１２０が、カラー部１０６へ取り付けられる。図３において、カラー部１０６は、その円周部上に一様に配設された孔１２１を有するものとして図示される。ばね要素１２０は、孔１２１の位置へ対応する、ラジアル方向および内方へ延在する脚部１２３を有するように形成される。脚部１２３は、孔１２１の中に嵌入され、カラー部１０６の表面に沿った横方向の移動または転位の任意の傾向を制限するばね要素１２０の取付部を提供する。本明細書においては円筒状に形成されたスチール・リングとして示される質量要素１２２が、ばね要素１２０上に配置される。質量要素１２２およびばね要素１２０は、ドライブ・トレイン軸からの、支持軸受に存在する振動の周波数に対応する振動の共振周波数を有する自由振動質量を提供するように選択される。

図３、図４、および図５において、調整手段が、ばね要素１２０に隣接する質量要素１２２の中央孔の中へ締まりばめ（圧入）されるように寸法設定された、スチール・リング部材１２４を有する。質量要素１２２内の任意の軸方向位置において、リング部材１２４は、ばね要素１２０にある程度接触する。それぞれの位置で、ばね要素１２０は、異なる圧縮力を受け、したがってダンパ組立体の共振動作をもたらす異なるばねの特質を受ける。図５において、リング部材１２４が、図４中で示されるものよりも、質量要素１２２の内方に配置されて、示される。そのようなものとして、ばね部材１２０は、リング部材１２４と、質量要素１２２から延在する剛性環状リップ１２５との接触により引き起こされる追加的な圧縮力のため、いくらかの歪みを呈する。

本発明の第２の実施形態が、図６に図示される。同実施形態において、ダンパ組立体２００が、複数の子要素から構成される質量要素を有する。一体となって、子要素は、１つまたはそれ以上のばね要素を取り囲む中央孔を形成する。弧状の子要素２２２Ａ〜２２２Ｄはそれぞれ、同一であり、９０度のセグメントとして図示される。各子要素と同様に、子要素２２２Ａは、一対の連結フランジを有する。連結フランジ２２１Ａおよび２２３Ａは、開口２２５Ａおよびねじ孔２２７をそれぞれ有する。組み合わされると、フランジ２２１Ａは、フランジ２２３Ｄに対向され、フランジ２２３Ａは、２２１Ｂに対向される。ねじまたは同様の固定具（図示せず）が、質量要素２００の組立体を完成させるために、開口およびねじ孔の中に挿入される。

ばね要素は、質量要素の各セグメントに関連付けられた別個の弧状部材として、図面中で示される。子要素２２２Ａの場合、これは、内方弧状面２２９Ａを有する。ばね要素２２０Ａは、面２２９Ａに隣接して置かれる。同様に、全ての他の子要素２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄはそれぞれ、それらのそれぞれの内方面２２９Ｂ、２２９Ｃ、２２９Ｄに隣接するばね要素を有する。

第１の実施形態の場合と同様に、この第２の実施形態のダンパ組立体は、軸受組立体の非回転部分上に、および好ましくは図３に図示されるダンパ組立体の代わりに軸受保持器スリーブ１０５のフレア型カラー部１０６上に設けられるように構成される。

同第２の実施形態は、ダンパ組立体の性能を強化するいくつかの調整機能を有する。複数のねじ込みソケットが、各子要素に一様におよび対称的に配設され、２３１Ａ〜２３１Ｄと呼ばれる。各ソケットは、対向する子要素の同様の孔に整列するように、ダンパ組立体の中心を挟んで整列される。ダンパ組立体の共鳴振動周波数の調整は、対向する子要素へ質量を対称的に追加することによって、変えられることが可能である。これは、２３２Ｂおよび２３２Ｄなどの対の対向するねじだけを取り付けることによって、または２３０Ｂおよび２３０Ｄなどの追加の対向する質量要素を取り付けるためにねじ２３２Ｂおよび２３２Ｄを使用することによって、達成されてよい。ダンパ組立体の追加的な調整が、子要素の組立体が組まれる際に、またはその後の稼動の際に、各フランジを取り付けるねじに加えられるトルクを調節することにより、達成されてよい。同態様において、ばね要素へ加えられる圧縮力が、設定され、したがって質量ダンパ組立体の共鳴振動周波数を設定する。

さらに、対向する子要素上のばね要素に異なる材料を使用することにより、減衰質量が、軸を横切る第１の方向への振動の第１の共振周波数の特性と、第１の方向に直交する第２の方向への振動の第２の共振周波数の特性とを有するように設定されることが可能であることが判明した。同態様において、駆動軸が、垂直パターンおよび水平パターンの共鳴振動の異なる周波数を共に呈する場合、同第２の実施形態は、そのような特性に反作用するように設定されることが可能であり、他の場合であれば車両へ伝達されるであろう振動の影響を軽減することが可能である。

実施形態の前述の説明は、本発明の多くの可能な実施態様の単なる例示のものであって、包括的であることを意図されないことが、理解されるべきである。

従来の駆動軸支持軸受を有する、先行技術のドライブ・トレインの図である。 本発明の第１の実施形態を含む、駆動軸支持軸受の平面図である。 図２の切断線３‐３に沿った、駆動軸支持軸受の断面図である。 図３に示される第１の実施形態の、質量要素と、ばね要素と、調整要素との拡大図である。 ダンパ組立体の振動の共振周波数を変更するように調節された、図３および図４に示される第１の実施形態の、質量要素と、ばね要素と、調整リングとの他の拡大図である。 本発明の第２の実施形態の斜視図である。

符号の説明

２ 第１の軸部分または部材
４ 第２の軸部分または部材
６ 自在継手
８ 自在継手
１０ 自在継手
１２ 駆動軸支持軸受および連結組立体
１０１ 支持駆動軸軸受
１０２ 上方カバー
１０３ ブラケット
１０４ 下方カバー
１０５ 軸受保持器スリーブ
１０６ カラー部
１０７ ブラケット
１０８ 軸受絶縁装置
１０９ シール
１１０ 軸受組立体
１１１ スプリング・ブレーキ
１１２ 内方レース
１１４ 外方レース
１１６ ローラ要素
１２０ ばね要素
１２１ 孔
１２２ 質量要素
１２３ 脚部
１２４ リング部材
１２５ 剛性環状リップ
２００ ダンパ組立体
２２０ ばね要素
２２１Ａ〜Ｄ 連結フランジ
２２２Ａ〜Ｄ 子要素
２２３Ａ〜Ｄ 連結フランジ
２２５Ａ〜Ｄ 開口
２２７Ａ〜Ｄ ねじ孔
２２９Ａ〜Ｄ 内方弧状面
２３１Ａ〜Ｄ ねじ込みソケット

Claims (20)

1. 軸受付近でそれらのそれぞれの軸の周囲を回転するように共に連結されている複数の駆動軸を使用する自走車両における駆動軸軸受で使用するための、振動ダンパ組立体であって、前記駆動軸軸受は、前記車両の前記駆動軸を支持し、前記車両に連結可能である軸受ハウジングと、前記ハウジングに連結される非可動の外方レース要素と、内方レース要素と、前記内方レースと前記外方レースとの間に捕捉される複数の回転可能な軸受とを有し、前記駆動軸の１つが、前記内方レース中に設置可能であり、円筒状カラー部が、前記外方レースへ連結され、そこから同軸方向へ延在し、前記内方レース中に設置される際に前記軸との接触から間隔を置かれる、振動ダンパ組立体であって、
   前記カラー部上に設けられる円形のばね要素と、
   設置された駆動軸が前記内方レース内で回転している際に前記設置された駆動軸によって誘起される振動へ反作用力を与えるための前記ばね要素により、前記カラー部に取り付けられる質量要素であって、前記ばね要素は、振動特性の予め定められた共振周波数を前記ダンパ組立体に与えるように調節自在に調整され、前記組立体は、前記ばね要素への圧縮力を選択的に予め設定し、それによって前記ダンパ組立体を調整するための手段をさらに有する質量要素と
   を備える、振動ダンパ組立体。
2. 選択的に予め設定するための前記手段は、前記円筒状の質量要素と前記ばね要素との間に配置される環状リングを含む、請求項１に記載の振動ダンパ組立体。
3. 前記環状リングは、前記質量要素へ圧入され、前記ばね要素を圧縮するように予め定められた量だけ前記ばね要素の方へ内方に軸方向へ動かされる、請求項２に記載の振動ダンパ組立体。
4. 前記カラー部は、その円周部の周りに複数の孔を有し、前記ばね要素は、前記孔を貫通して前記カラー部へ取り付けられる、請求項１に記載の振動ダンパ組立体。
5. 前記ばね要素は、前記カラー部中の前記孔に対応し、前記カラー部に設置される際に前記孔内の所定位置に捕捉され保持されるように寸法設定された、複数の内方に延在するラジアル延在部を有するエラストマー材料のリングとして形成される、請求項４に記載の振動ダンパ組立体。
6. 前記円筒状質量要素は、前記ばね要素に締まりばめを受けるように寸法設定された内方孔を有する、請求項１に記載の振動ダンパ組立体。
7. 前記円筒状質量要素は、溝中で前記ばね要素に締まりばめを受けるように寸法設定された、前記溝を付けられた内方孔を有する、請求項１に記載の振動ダンパ組立体。
8. 前記ばね要素は、それへ機械的に装着されるように、前記カラー部と前記円筒状質量要素との間に（ｉｎ ｓｉｔｕ）成形される、請求項１に記載の振動ダンパ組立体。
9. 前記ばね要素は、前記円筒状カラー部の外方面へ嵌着されるエラストマー・リングであり、前記円筒状質量要素は、前記ばね要素の周囲に嵌まる中央孔を有する前記質量要素を形成するように共に固着される、複数の弧形状の子要素を備える、請求項１に記載の振動ダンパ組立体。
10. 前記予め設定する手段は、前記弧形状の子要素が、予め定められた共振周波数特性を有するように前記ダンパ組立体を調整するように前記ばね要素を圧縮する緊密度に、共に固着されることによって提供される、請求項９に記載の振動ダンパ組立体。
11. 前記子要素は、前記ダンパ組立体の共振の調整をさらに可能にするため、さらなる質量要素の追加を許容するようになされる、請求項１０に記載の振動ダンパ組立体。
12. 駆動軸支持軸受によって、その縦軸の周囲を回転するように車両に部分的に支持される駆動軸を使用する自走車両における、前記駆動軸支持軸受と共に使用するための振動ダンパ組立体であって、前記駆動軸支持軸受は、前記車両への装着のためのハウジングと、外方レースと、内方レースと、前記ハウジング内の前記外方レースに対する前記内方レースの自由回転を可能にするための、前記レース間に捕捉されたローラ要素とを備え、前記内方レースは、その縦軸の周囲で回転するように前記駆動軸がその中に嵌入されるのを可能にするように構成され、前記軸受は、前記レースと同軸であるばね要素により前記外方レースから懸吊された質量要素をさらに有し、前記質量要素および前記ばね要素は、前記駆動軸軸受内で回転する際に前記駆動軸により生成される振動に対して、振動特性の予め定められた共振周波数を有するように選択され、前記組立体は、前記振動特性の共振周波数を調節するための手段を有する、振動ダンパ組立体。
13. 前記共振周波数を調節するための前記手段は、前記ばね要素への圧縮力を変更するための手段を有する、請求項１２に記載の振動ダンパ組立体。
14. 前記外方レースは、環状緩衝要素により前記ハウジング内で支持される、請求項１２に記載の振動ダンパ組立体。
15. 前記ばね要素への圧縮力を変更するための前記手段は、前記質量要素へ圧入され、前記ばね要素に接触する環状リングを含む、請求項１３に記載の振動ダンパ組立体。
16. 前記環状リングの外方縁部が、前記ばね要素を圧縮し、それによって前記ダンパ組立体を調整するように、予め定められた量だけ前記ばね要素に対抗される、請求項１５に記載の振動ダンパ組立体。
17. 前記軸受は、前記外方レースから同軸方向に延在する剛性の円筒状カラー部を有し、前記ばね要素は、前記カラー部の周囲に前記質量要素を取り付けるように、前記カラー部へ取り付けられ、前記カラー部を取り囲む、請求項１２に記載の振動ダンパ組立体。
18. 前記円筒状カラー部は、その円周部の周りに複数の孔を有し、前記ばね要素は、前記孔を貫通して前記カラー部へ取り付けられる、請求項１７に記載の振動ダンパ組立体。
19. 前記ばね要素は、前記円筒状カラー部の外方面へ嵌着されたエラストマー・リングであり、前記質量要素は、圧縮状態で前記ばね要素の周囲に嵌まる中央孔を有する前記質量要素を形成するように共に固着された、複数の弧形状の子要素を備える、請求項１７に記載の振動ダンパ組立体。
20. 前記振動特性の共振周波数を調節するための前記手段は、前記弧形状の子要素が、振動特性の予め定められた共振周波数を有するように前記ダンパ組立体を調整するように前記ばね要素を圧縮する緊密度に、共に固着されることにより提供される、請求項１９に記載の振動ダンパ組立体。

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