JP2009057984A - ダイナミックダンパ及びプロペラシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】主に、重量を軽減して軽量化を実現できるとともに、耐久信頼性を向上することができるダイナミックダンパ及びプロペラシャフトを提供する。
【解決手段】外環部材２８は樹脂又はゴムで構成されているため、外環部材２８がスチールなどで構成されている場合と比較して、外環部材２８を軽量化することができる。また、ダイナミックダンパ２２がシャフト部材３０に圧入されている状態では、５本のゴム部材２６の突出部３８及び支持部３６の全てに圧縮応力が作用して圧縮変形しているため、引張応力が作用しても、圧縮応力と相殺される。このため、突出部３８及び支持部３６に引張応力が作用しても、引張応力を軽減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車などの車両に用いられるプロペラシャフトの内部に設けられたダイナミックダンパ及びこのダイナミックダンパを備えたプロペラシャフトに関する。

従来からプロペラシャフトの中には、内部にダイナミックダンパが設けられたものが知られている（下記特許文献１参照）。すなわち、車両の前部に搭載された内燃機関の出力は、一般に変速機を経てプロペラシャフトにより後方の駆動輪に伝達されるが、このプロペラシャフトの特性は車両の振動に大きな影響を与えるため、プロペラシャフトの内部にダイナミックダンパを装着しダイナミックダンパで振動を減衰することにより、プロペラシャフトの振動特性を改善することができる。

ここで、図１０に示すように、ダイナミックダンパ１００は、径方向外側に位置するスチール製の外筒部材１０２と、外筒部材１０２の径方向内側に位置する錘部材１０４と、外筒部材１０２と錘部材１０４との間に配置された弾性部材１０６と、外筒部材１０２の径方向外側表面に取り付けられた圧入用ゴム部材１０８と、で構成されている。特に、弾性部材１０６は、径方向に延びる５本の支持部１１０が円周方向に沿って所定の間隔をあけて形成されている。
特許第３１９５９４９号特許公報

ところで、上記ダイナミックダンパの外筒部材がスチールで構成されているため、ダイナミックダンパの重量が増加するという問題がある。ダイナミックダンパの重量が増加すると、ダイナミックダンパの組付性が悪くなり、作業効率が悪化する。

また、外筒部材の径方向外側には、圧入用ゴム部材が加硫成形されているため、圧入用ゴム部材の成形とその前処理に要するコストがかかり、全体としてダイナミックダンパの製造コストが増加する問題がある。

さらに、プロペラシャフトが回転駆動し、ある所定回転数に到達すると、ダイナミックダンパが機能して、錘部材が外筒部材に対して偏心運動する。錘部材が外筒部材に対して偏心すると、弾性部材の５本の支持部のうちの一部の支持部には引張応力が作用し、他の支持部には圧縮応力が作用する。この状況において、ダイナミックダンパの使用頻度及び使用期間が長くなり、かつ弾性部材の支持部に対して作用する引張応力が所定の大きさになり、支持部が剥離し破断する恐れがある。このように、ダイナミックダンパの支持部の耐久性が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、重量を軽減して軽量化を実現できるダイナミックダンパ及びプロペラシャフトを提供することを目的とする。

また、本発明は、上記事情を考慮し、製造コストを低減することができるダイナミックダンパ及びプロペラシャフトを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、上記事情を考慮し、耐久信頼性を向上することができるダイナミックダンパ及びプロペラシャフトを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、径方向外側に位置する外筒部材と、前記外筒部材の径方向内側に位置する錘部材と、前記外筒部材と前記錘部材との間に配置された弾性部材と、を有するダイナミックダンパであって、前記外筒部材は、樹脂又はゴムで構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のダイナミックダンパにおいて、前記外筒部材の径方向内側表面には、凹部が形成され、前記弾性部材は、径方向に延び前記錘部材を支持する支持部と、前記支持部の径方向外側に一体形成され前記凹部に入り込んで係合する突出部と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のダイナミックダンパにおいて、前記外筒部材の径方向外側表面であって前記凹部と対向する部位には、中空状のシャフト部材に圧入したときに前記シャフト部材から押圧される凸部が形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のダイナミックダンパにおいて、前記外筒部材には、径方向に貫通した貫通孔が形成され、前記弾性部材は、径方向に延び前記錘部材を支持する支持部と、前記支持部の径方向外側に一体形成され前記貫通孔を挿通して前記外筒部材の径方向外側表面から外部に突出し中空状のシャフト部材に圧入したときに前記シャフト部材から押圧される突出部と、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイナミックダンパを、中空のシャフト部材の内部に圧入して固定したプロペラシャフトであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、外筒部材を樹脂又はゴムで構成したことにより、スチールで構成した場合と比較して、外筒部材を軽量化することができる。これにより、外筒部材を備えたダイナミックダンパを軽量化することができ、ダイナミックダンパの組付性及び作業効率を向上することができる。また、外筒部材の径方向外側にゴム部材を設ける構成ではないため、従来の外筒部材の径方向外側にゴム部材を設けた構成と比較して、ダイナミックダンパの製造コストを低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、弾性部材の支持部に形成された突出部が外筒部材の凹部に入り込んで係合するため、弾性部材の外筒部材に対する回転方向の係合強度と位置精度を高めることができる。これにより、ダイナミックダンパの防振性能を向上することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ダイナミックダンパがシャフト部材に圧入された状態では、外筒部材の径方向外側表面の凸部がシャフト部材から押圧される。これにより、凹部に入り込んだ弾性部材の突出部には径方向内側に向かう圧縮応力が作用するため、突出部の径方向内側に位置する支持部にも圧縮応力が作用する。そして、弾性部材の突出部及び支持部には常に初期圧縮応力が作用している状態になるため、錘部材が外筒部材に対して偏心し突出部及び支持部に対して引張応力が作用した場合でも、引張応力と圧縮応力が相殺されて、突出部及び支持部の引張応力を小さくすることができる。この結果、弾性部材の突出部及び支持部の破断を防止して、弾性部材の耐久性を向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ダイナミックダンパがシャフト部材に圧入された状態では、弾性部材の突出部にはシャフト部材から押圧される。これにより、突出部には径方向内側に向かう圧縮応力が作用するため、突出部の径方向内側に位置する支持部にも圧縮応力が作用する。そして、弾性部材の突出部及び支持部には常に圧縮応力が作用している状態になるため、錘部材が外筒部材に対して偏心し突出部及び支持部に対して引張応力が作用した場合でも、引張応力と圧縮応力の相殺により、突出部及び支持部の引張応力を小さくすることができる。この結果、弾性部材の突出部及び支持部の破断を防止して、弾性部材の耐久性を向上することができる。

請求項５に記載の発明によれば、ダイナミックダンパ及びプロペラシャフトの重量を軽減して軽量化を実現することができ、かつ製造コストを低減することができるとともに、耐久性を向上することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトについて、図面を参照して説明する。図１は、車両の動力伝達機構の一部を示しており、部分的に省略して第１プロペラシャフトと第２プロペラシャフトの連結した状態を示している。

図１に示すように、第１プロペラシャフト１０の前端は、クロスジョイント１２を介して内燃機関の出力側に連結されている。第２プロペラシャフト１４は、リング状のベアリングサポート１６に弾性的に回転自在に支持された前部が第１プロペラシャフト１０とトリポード型の等速自在継手１８によって連結されて構成されている。また、第２プロペラシャフト１４の後端は、クロスジョイント２０を介して次段の動力伝達部材に連結されている。

次に、ダイナミックダンパ２２の詳細な構造について説明する。

図２に示すように、第１プロペラシャフト１０を構成する中空状のシャフト部材３０の内部には、ダイナミックダンパ２２が装着されている。このダイナミックダンパ２２は、円筒状の外環部材（外筒部材）２８と、外環部材２８の径方向内側に位置する円柱状のインナーウエイト（錘部材）２４と、その両者を連結するゴム部材（弾性部材）２６と、で構成されている。このダイナミックダンパ２２は、第１プロペラシャフト１０の内部に圧入されることにより第１プロペラシャフト１０の所定位置に装着される。

ここで、図２及び図３に示すように、ゴム部材２６は、インナーウエイト２４に接触する内側接触部３２と、外環部材２８に接触する外側接触部３４と、その間でインナーウエイト２４を支持する支持部３６と、で構成されている。特に、この支持部３６は、インナーウエイト２４の周方向に沿って５箇所に配置されている。また、支持部３６の径方向外側には、突出部３８が一体形成されている。この突出部３８は、支持部３６から径方向外側に向けて突出するように形成されている。

また、外環部材２８の径方向内側表面には、凹部４０が形成されている。この凹部４０には、ゴム部材２６の各支持部３６と対応するように形成されており、凹部４０の内部に突出部３８が入り込み凹部４０と係合している。さらに、外環部材２８の径方向外側表面には、凸部４２が形成されている。この凸部４２は、外環部材２８の径方向内側表面に形成された凹部４０と対向する位置に形成されている。外環部材２８の外径がシャフト部材３０の内径よりも大きく設定されているので、外環部材２８がシャフト部材３０の内部に圧入されると、外環部材２８の外周面にはシャフト部材３０の内周面から押圧力が作用するが、外環部材２８の凸部４２に作用する押圧力は、外環部材２８の凸部４２以外の部位に作用する圧力と比較して、とりわけ大きくなる。

また、外環部材２８は、樹脂又はゴムで構成されている。このため、外環部材２８がスチールなどで構成されている従来のダイナミックダンパと比較して、軽量化を実現することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトの作用について説明する。

図２及び図４に示すように、ダイナミックダンパ２２がシャフト部材３０に圧入されると、外環部材２８の外周面にはシャフト部材３０の内周面から径方向内側に向かって押圧され所定の圧力が作用する。本実施形態では、特に、外環部材２８の凸部４２には、大きな圧力が作用する。

外環部材２８の凸部４２に大きな圧力が作用すると、凸部４２の径方向内側に位置するゴム部材２６の突出部３８及び支持部３６には大きな圧縮応力が作用する。これにより、ゴム部材２６の突出部３８及び支持部３６は、圧縮応力を受けて、径方向に縮んだ状態になっている。

ここで、第１プロペラシャフト１０が回転してシャフト部材３０が回転すると、インナーウエイト２４が外環部材２８に対して偏心する。インナーウエイト２４が外環部材２８に対して偏心すると、５本のゴム部材２６の支持部３６のうち実質対向する一方の支持部には圧縮応力が作用し、他方の支持部には引張応力が作用する。

ダイナミックダンパ２２がシャフト部材３０に圧入されている状態では、５本のゴム部材２６の突出部３８及び支持部３６の全てに圧縮応力が作用して圧縮変形しているため、引張応力が作用しても、圧縮応力と相殺されることになる。すなわち、突出部３８及び支持部３６は、径方向に縮んだ状態となっているため、突出部３８及び支持部３６に引張応力が作用しても、引張応力を極力軽減することができる。これにより、ゴム部材２６の突出部３８及び支持部３６の引張応力を小さくおさえるため、ゴム部材２６の突出部３８及び支持部３６が破断してしまうことを防止できる。特に、ゴム部材２６は、圧縮応力よりも引張応力が作用した場合に破断し易くなる性質があるが、本実施形態では、ゴム部材２６のかかる性質を利用して、ゴム部材２６に予め初期圧縮応力を作用させることにより、引張応力に対する弱さ・脆さを克服したものである。この結果、ゴム部材２６の耐久性を向上することができ、ひいてはダイナミックダンパ２２の製品寿命を向上することができる。

また、外環部材２８は樹脂又はゴムで構成されているため、外環部材２８がスチールなどで構成されている場合と比較して、外環部材２８を軽量化することができる。この結果、ダイナミックダンパ２２を軽量化することができ、ダイナミックダンパ２２をシャフト部材３０に圧入するときの組付性を改善でき、作業効率を向上することができる。

さらに、本実施形態のダイナミックダンパ２２は、従来技術のダイナミックダンパのように外環部材の径方向外側に圧入用ゴム部材を取り付けた構成ではないため、ダイナミックダンパ２２の部品点数とゴム部材接着前処理の工程を削減でき、製造コストを低減することができる。特に、外環部材２８自体をゴムで構成することにより、外環部材２８を弾性変形させることができるため、シャフト部材３０と外環部材２８の径寸法の誤差が存在すれば、その誤差を外環部材２８の弾性変形により容易に吸収することができる。この結果、ダイナミックダンパ２２をシャフト部材３０の内部に簡易に圧入することができるとともに、外環部材２８の弾性力により強固に固定することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに用いられるダイナミックダンパ２２の第１変形例について説明する。

図５に示すように、第１変形例のダイナミックダンパ５０は、外環部材５２に凹部及び凸部が形成されていないが、その材質が樹脂又はゴムで構成されている。また、ゴム部材５４の形状は、従来のダイナミックダンパのゴム部材と同じ形状である。

第１変形例のダイナミックダンパ５０によれば、外環部材５２が樹脂又はゴムで構成されているため、スチールで構成されている場合と比較して、軽量化を図ることができる。また、外環部材５２及びゴム部材５４の形状は、従来の形状と同じになるので、従来の成形型をそのまま使用して成形することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに用いられるダイナミックダンパ２２の第２変形例について説明する。

図６に示すように、第２変形例のダイナミックダンパ６０は、外環部材６２に凹部６４のみが形成されており、凸部が形成されていない。また、外環部材６２は、その材質が樹脂又はゴムで構成されている。また、ゴム部材６６の各支持部６８には、外環部材６２の凹部６４に入り込んで係合する突出部７０が一体形成されている。

第２変形例のダイナミックダンパ６０によれば、外環部材６２が樹脂又はゴムで構成されているため、スチールで構成されている場合と比較して、軽量化を図ることができる。また、外環部材６２には凹部６４とゴム部材６６の突出部７０が係合するため、ゴム部材６６の外環部材６２に対する係合強度と位置決め精度を高めることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るプロペラシャフトについて説明する。
なお、第１実施形態と重複する構成には同符号を付し、その説明を適宜省略する。

図７及び図８に示すように、ダイナミックダンパ８０の外環部材８２には、径方向に貫通した貫通孔８４が形成されている。また、ゴム部材８６の各支持部８８には、外環部材８２の貫通孔８４を径方向内側から径方向外側に向かって貫通して外環部材８２の径方向外側に突出する突出部９０が形成されている。このため、ダイナミックダンパ８０は、外環部材８２の外周面の周方向５箇所から突出部９０が突出した構成になっている。

図９に示すように、ダイナミックダンパ８０がシャフト部材３０に圧入されると、外環部材８２の外周面はシャフト部材３０の内周面から径方向内側に向かって押圧され所定の圧縮応力が作用する。このため、外環部材８２の外周面から突出しているゴム部材８６の各突出部９０には、シャフト部材３０の内周面から大きな圧力が作用する。

ゴム部材８６の突出部９０に押圧力が作用すると、ゴム部材８６の各突出部９０及び各支持部８８には径方向の圧縮応力が作用することになるため、各突出部９０及び各支持部８８が縮むことになる。このため、ダイナミックダンパ８０がシャフト部材３０に圧入された状態では、ゴム部材８６の各突出部９０及び各支持部８８には初期圧縮応力が作用し、各突出部９０及び各支持部８８が径方向に縮んだ状態になっている。

このように、ダイナミックダンパ８０をシャフト部材３０に圧入するときに、シャフト部材３０と外環部材８２の径寸法の誤差が存在すれば、その誤差を外環部材８２の弾性変形により吸収することができる。この結果、ダイナミックダンパ８０をシャフト部材３０の内部に容易に圧入することができるとともに、外環部材８２の弾性力により強固に固定することができる。

また、第１実施形態と同様にして、外環部材８２を樹脂又はゴムで構成しているため、ダイナミックダンパ８０の軽量化を実現することができる。また、ゴム部材８６に予め圧縮応力を作用させているため、ゴム部材８６に引張応力が作用した場合でも破断し難くなり、耐久性を向上することができる。

さらに、外環部材８２の径方向外側に圧入用ゴム部材を設ける必要がないため、ダイナミックダンパ８０の部品点数とゴム部材接着前処理の工程を削減でき、製造コストを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトの一部を省略した部分的な側面図である。 本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパを軸方向に沿って切断した縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパを軸方向から見た正面図である。 本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパがプロペラシャフトに組み付けられた状態を軸方向に切断した部分的な縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパの第１変形例を軸方向に沿って切断した縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパの第２変形例を軸方向に沿って切断した縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパを軸方向に沿って切断した縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパを軸方向から見た正面図である。 本発明の第２実施形態に係るプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパがプロペラシャフトに組み付けられた状態を軸方向に切断した部分的な縦断面図である。 従来のプロペラシャフトに設けられるダイナミックダンパを軸方向に沿って切断した縦断面図である。

符号の説明

１０ 第１プロペラシャフト（プロペラシャフト）
１４ 第２プロペラシャフト（プロペラシャフト）
２２ ダイナミックダンパ
２４ インナーウエイト（錘部材）
２６ ゴム部材（弾性部材）
２８ 外環部材（外筒部材）
３０ シャフト部材
３６ 支持部（ゴム部材）
３８ 突出部（ゴム部材）
４０ 凹部（外筒部材）
４２ 凸部（外筒部材）
８４ 貫通孔
８８ 支持部（ゴム部材）
９０ 突出部（ゴム部材）

Claims (5)

1. 径方向外側に位置する外筒部材と、前記外筒部材の径方向内側に位置する錘部材と、前記外筒部材と前記錘部材との間に配置された弾性部材と、を有するダイナミックダンパであって、
   前記外筒部材は、樹脂又はゴムで構成されていることを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記外筒部材の径方向内側表面には、凹部が形成され、
   前記弾性部材は、径方向に延び前記錘部材を支持する支持部と、前記支持部の径方向外側に一体形成され前記凹部に入り込んで係合する突出部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
3. 前記外筒部材の径方向外側表面であって前記凹部と対向する部位には、中空状のシャフト部材に圧入したときに前記シャフト部材から押圧される凸部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダイナミックダンパ。
4. 前記外筒部材には、径方向に貫通した貫通孔が形成され、
   前記弾性部材は、径方向に延び前記錘部材を支持する支持部と、前記支持部の径方向外側に一体形成され前記貫通孔を挿通して前記外筒部材の径方向外側表面から外部に突出し中空状のシャフト部材に圧入したときに前記シャフト部材から押圧される突出部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイナミックダンパを、中空のシャフト部材の内部に圧入して固定したことを特徴とするプロペラシャフト。

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