JP2009210053A - トーショナルダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】振動の減衰効果が十分に得られるトーショナルダンパ、を提供する。
【解決手段】トーショナルダンパ２１は、回転動力を伝達する駆動シャフト２４と、駆動シャフト２４の外周上に配置されるマス部材２６と、駆動シャフト２４とマス部材２６との間に配置され、マス部材２６の径方向の移動を規制するプレート３１と、プレート３１を駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して弾性的に結合する加硫ゴムとを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、一般的には、トーショナルダンパに関し、より特定的には、車両の構成部品であるプロペラシャフトやディファレンシャルに搭載されるトーショナルダンパに関する。

従来のトーショナルダンパに関して、たとえば、実開昭６２−１９０１４８号公報には、動力伝達系の振動を抑制することにより、車内騒音の発生を防ぐことを目的とした動力伝達系の防振装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された防振装置は、プロペラシャフトの前端部に設けられ、マス部材および弾性体を主な構成として備える。マス部材は、プロペラシャフトと同軸の円筒体に形成されている。マス部材は、回転移動が許容され、径方向の移動が規制された状態でプロペラシャフトに取り付けられている。弾性体は、プロペラシャフトとマス部材との間に介在するように設けられている。

また、特開２００６−９０５２８号公報には、回転軸における回転方向の振動を抑えるとともに、マス−バネ系の耐久性を有利に確保することを目的とした回転軸用の制振装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された制振装置においては、複数のマス部材が、支持部材の回転中心軸周りにおける周上に互いに独立して配置されている。各マス部材は、連結ゴム弾性体により支持部材に対して連結されている。マス部材に対して回転軸の外周側に離隔する位置には、当接支持部が設けられている。マス部材は、遠心力によって外周側に変位したときに、当接支持部に対して当接状態で支持される。
実開昭６２−１９０１４８号公報 特開２００６−９０５２８号公報

上述の特許文献に開示されるように、プロペラシャフトやディファレンシャルなどの動力伝達系において発生するねじり振動を減衰させるため、トーショナルダンパが利用されている。このトーショナルダンパにおいては、たとえばプロペラシャフトの回転トルクが変動した場合、マス部材がプロペラシャフトの回転方向に変位する。これにより、シャフトの角速度の変化を抑え、ねじり振動を減衰させる。しかしながら、マス部材がプロペラシャフトの回転方向以外の方向に変位すると、回転方向のマス部材の変位が減少するため、振動の減衰効果を十分に得ることができない。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、振動の減衰効果が十分に得られるトーショナルダンパを提供することである。

この発明に従ったトーショナルダンパは、回転動力を伝達する駆動シャフトと、マス部材と、移動規制部材と、結合部材とを備える。マス部材は、駆動シャフトの周上に配置される。移動規制部材は、駆動シャフトとマス部材との間に配置され、マス部材の径方向の移動を規制する。結合部材は、移動規制部材を駆動シャフトおよびマス部材に対して弾性的に結合する。

このように構成されたトーショナルダンパによれば、移動規制部材が駆動シャフトおよびマス部材に対して弾性的に結合されているため、駆動シャフトの回転トルクが変動した場合に、移動規制部材の姿勢を変化させ、マス部材を駆動シャフトの回転方向に変位させる。この際、移動規制部材によってマス部材の径方向の移動が規制されているため、回転方向におけるマス部材の変位の減少を抑制できる。これにより、駆動シャフトに生じた振動を減衰させる効果を十分に得ることができる。

また好ましくは、移動規制部材は、駆動シャフトからマス部材に向かう方向および駆動シャフトの回転軸方向に延在し、駆動シャフトの回転軸を中心とする周方向に互いに間隔を設けて配置される複数のプレートからなる。このように構成されたトーショナルダンパによれば、移動規制部材として設けられたプレートの剛性により、回転方向以外の方向のマス部材の移動を規制することができる。

また好ましくは、トーショナルダンパは、複数のプレート間に配置され、プレート同士を接合する弾性体をさらに備える。このように構成されたトーショナルダンパによれば、マス部材の変位に伴ってプレート間の弾性体を変形させることにより、トーショナルダンパによる振動の減衰特性を調整することができる。

また好ましくは、プレートは、駆動シャフトおよびマス部材にそれぞれ結合される一方端および他方端を有する。一方端と駆動シャフトとの間および他方端とマス部材との間には、それぞれ結合部材によって充填される隙間が形成される。このように構成されたトーショナルダンパによれば、プレートの一方端および他方端がそれぞれ駆動シャフトおよびマス部材に直接、当接するということがない。このため、駆動シャフトの回転トルクが変動した場合に、プレートの姿勢を容易に変化させることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、振動の減衰効果が十分に得られるトーショナルダンパを提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、車両の駆動系を示す平面図である。図中には、ＦＲベースのフルタイム４ＷＤ車が、本実施の形態におけるトーショナルダンパを備える車両の一例として示されている。

図１を参照して、車両１０は、エンジン１３、トランスミッション１２およびトランスファ１５を有する。エンジン１３は、車両前方のエンジンルームに縦置き配置されている。トランスミッション１２は、エンジン１３のクランクシャフトに接続されている。トランスファ１５は、トランスミッション１２に設けられ、トランスミッション１２から出力された回転動力を、走行状況に応じた適当な割合でフロントドライブシャフト１４およびリヤドライブシャフト１６に分配する。

車両１０は、プロペラシャフト１１およびディファレンシャル１７をさらに有する。プロペラシャフト１１は、トランスミッション１２とディファレンシャル１７との間に配置され、車両前方から車両後方に向けて延びている。プロペラシャフト１１は、エンジン１３で発生した回転動力を、トランスミッション１２からディファレンシャル１７に伝える。プロペラシャフト１１は、たとえば、炭素鋼、アルミニウム、炭素系複合材料または樹脂を含ませた炭素繊維を編み上げたもの等によって形成されている。本実施の形態では、トーショナルダンパ２１がプロペラシャフト１１に設けられている。

ディファレンシャル１７は、リヤドライブシャフト１６に設けられている。ディファレンシャル１７は、たとえばユニバーサルジョイントを介在させて、プロペラシャフト１１の後端に結合されている。ディファレンシャル１７は、車両旋回時の左右の駆動輪の回転速度を変えながら、両輪に均等な回転動力を伝達する。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったトーショナルダンパの正面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったトーショナルダンパの断面図である。

図２および図３を参照して、プロペラシャフト１１には、伝達する回転トルクの変動により回転方向に対して正方向および逆方向の加速度が交互に生じる。トーショナルダンパ２１は、このトルク変動に伴って発生するプロペラシャフト１１のねじり振動を減衰させる機能を有する。以下、トーショナルダンパ２１の構造について詳細に説明する。

トーショナルダンパ２１は、駆動シャフト２４およびマス部材２６を有する。駆動シャフト２４は、仮想軸である中心軸１０１を中心に円筒状に延びる形状を有する。駆動シャフト２４は、中心軸１０１を中心に回転することにより回転動力を伝達する。本実施の形態では、駆動シャフト２４が、プロペラシャフト１１の筒部および内輪２３から構成されている。内輪２３は、プロペラシャフト１１の筒部の外周に嵌め合わされており、プロペラシャフト１１と一体となって回転する。なお、内輪２３が設けられず、後述のプレート３１が直接、プロペラシャフト１１の筒部に設けられる構成としてもよい。

マス部材２６は、振動の減衰効果を発揮する重量物として設けられている。マス部材２６は、駆動シャフト２４の外周上に配置されている。マス部材２６は、中心軸１０１を中心に環状に延在するリング形状を有する。マス部材２６は、駆動シャフト２４と同軸上に配置されている。駆動シャフト２４とマス部材２６との間には、中心軸１０１を中心にその周方向に延在する空間が形成されている。

トーショナルダンパ２１は、複数のプレート３１をさらに有する。複数のプレート３１は、駆動シャフト２４とマス部材２６との間の空間に配置されている。プレート３１は、駆動シャフト２４からマス部材２６に向かう方向および中心軸１０１の軸方向に延在する平板から形成されている。プレート３１は、中心軸１０１の軸方向において、駆動シャフト２４およびマス部材２６とほぼ同じ幅に渡って形成されている。

複数のプレート３１は、中心軸１０１を中心にその周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。複数のプレート３１は、駆動シャフト２４の回転時、中心軸１０１を中心とする回転バランスが保持されるように配置されている。特に本実施の形態では、複数のプレート３１が、中心軸１０１を中心に点対称となる位置に配置されている。

プレート３１の配置についてさらに詳細に説明すると、駆動シャフト２４とマス部材２６との間の空間には、プレート３１ｐ，３１ｑ，３１ｒの組が、中心軸１０１を中心に一定の角度ごとに設けられている。プレート３１ｑは、中心軸１０１を中心にその半径方向に延在する。プレート３１ｐおよびプレート３１ｒは、プレート３１ｑの両側に等間隔に配置されており、プレート３１ｑに対して平行に延在する。

なお、プレート３１の配置は、図２中に示す形態に限られず、中心軸１０１を中心とする回転バランスが保持される配置であればいかなる配置であってもよい。たとえば、全てのプレート３１を、中心軸１０１を中心にその半径方向に延在するように配置してもよいし、この場合に、全てのプレート３１を等間隔に配置してもよい。

図４は、図２中の２点鎖線ＩＶで囲まれた位置を拡大して示す断面図である。図中には、代表的に１組のプレート３１ｐ，３１ｑ，３１ｒが示されている。

図２から図４を参照して、トーショナルダンパ２１は、加硫ゴム３６をさらに有する。複数のプレート３１は、加硫ゴム３６により駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して結合されている。プレート３１は、駆動シャフト２４からマス部材２６に向けて延在する両端に、それぞれ一方端３２および他方端３３を有する。弾性を有する加硫ゴム３６が、一方端３２と駆動シャフト２４とを互いに結合し、他方端３３とマス部材２６とを互いに結合するように設けられている。

このような構成により、複数のプレート３１は、駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して弾性的に結合されている。駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して結合された複数のプレート３１は、中心軸１０１を中心とする半径方向および中心軸１０１の軸方向においてマス部材２６の移動を規制する。複数のプレート３１は、駆動シャフト２４の回転方向以外の方向のマス部材２６の移動を規制する。

プレート３１は、硬質の板材から形成されており、少なくとも、プロペラシャフト１１の回転トルクに変動が生じた場合に変形しない剛性を有する。プレート３１は、より好適には金属から形成されるが、前述の剛性を有すれば樹脂から形成されてもよい。

図５は、図４中のトーショナルダンパの作動状態を示す図である。図５を参照して、プロペラシャフト１１の回転トルクに変動が生じた場合、プレート３１は、加硫ゴム３６が伸縮することによって、駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して結合される角度を変化させながら倒れる。これにより、マス部材２６が駆動シャフト２４の回転方向に変位し、プロペラシャフト１１のねじり振動を減衰させる。

この際、駆動シャフト２４の回転方向以外の方向にマス部材２６が移動しようとすると、プレート３１が圧縮されることになるため、プレート３１の剛性によって、回転方向以外の方向のマス部材２６の移動が規制される。これにより、駆動シャフト２４の回転方向のマス部材２６の変位量を十分に確保し、振動の減衰効果を十分に得ることができる。また、プレート３１が倒れた時、各プレート３１の弾性結合に用いられる加硫ゴム３６を均等に伸縮させることによって、マス部材２６の変位後も回転バランスを保持することができる。これにより、こもり音などの騒音が発生することを抑制できる。

図６は、図４中の２点鎖線ＶＩで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図６を参照して、本実施の形態では、プレート３１の他方端３３とマス部材２６との間に隙間４６が形成されている。また、図示されていないが、プレート３１の一方端３２と駆動シャフト２４との間にも隙間４６が形成されている。加硫ゴム３６は、隙間４６を充填するように設けられている。プレート３１を駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して加硫接着する場合、金型を用いて加硫ゴム３６のゴム材料を注入し、接着箇所を加熱、加圧する。この際、隙間４６にゴム材料が浸入することにより、加硫ゴム３６が隙間４６を充填する構成が得られる。

このような構成により、プレート３１と駆動シャフト２４およびマス部材２６とがそれぞれ当接することがないため、プロペラシャフト１１の回転トルクに変動が生じた時に、プレート３１を容易に傾けることができる。また、プレート３１と駆動シャフト２４およびマス部材２６との間には、加硫ゴム３６が介在するため、部品精度や組み立て精度の誤差に起因するガタを無くすことができる。

なお、加硫ゴム３６の介在によって、駆動シャフト２４の回転方向以外の方向に振動が生じることも考えられる。しかしながら、隙間４６を微小な大きさに設定することにより、回転方向以外の方向における共振周波数を、回転方向における共振周波数から大きく離すことができる。これにより、トーショナルダンパ２１による振動の減衰効果が低減することを抑制できる。

この発明の実施の形態１におけるトーショナルダンパ２１は、回転動力を伝達する駆動シャフト２４と、駆動シャフト２４の周上としての外周上に配置されるマス部材２６と、駆動シャフト２４とマス部材２６との間に配置され、マス部材２６の径方向の移動を規制する移動規制部材としてのプレート３１と、プレート３１を駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して弾性的に結合する結合部材としての加硫ゴム３６とを備える。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるトーショナルダンパ２１によれば、駆動シャフト２４およびマス部材２６に対して弾性結合されたプレート３１によって、回転方向におけるマス部材２６の変位を許容しつつ、回転方向以外の方向のマス部材２６の移動を規制することができる。これにより、プロペラシャフト１１で発生するねじり振動を効果的に減衰させることができる。

続いて、以上に説明したトーショナルダンパ２１の各種変形例について説明する。
図７は、図４中のトーショナルダンパの変形例を示す断面図である。図７を参照して、本変形例では、隣接するプレート３１間に弾性体としての加硫ゴム４１が配置されている。加硫ゴム４１は、プレート３１ｐとプレート３１ｑとの間およびプレート３１ｑとプレート３１ｒとの間に配置されている。加硫ゴム４１により、隣接するプレート３１同士が接合されている。

このような構成によれば、プロペラシャフト１１の回転トルクに変動が生じた場合にプレート３１が倒れるのに伴って、加硫ゴム４１が伸縮する。これにより、トーショナルダンパ２１によって減衰させる振動の周波数特性を調整することができる。

図８は、図６中のプレートの結合構造の変形例を示す断面図である。図８を参照して、本変形例は、プレート３１の一方端３２および他方端３３がそれぞれ駆動シャフト２４およびマス部材２６に当接するように設けられている。駆動シャフト２４およびマス部材２６にそれぞれ当接する一方端３２および他方端３３の端面が、湾曲面により形成されている。

このような構成により、プロペラシャフト１１の回転トルクに変動が生じた場合に、プレート３１を容易に傾けることができる。また、駆動シャフト２４の回転方向以外の方向に振動が生じる懸念を無くすことができる。

（実施の形態２）
図９は、この発明の実施の形態２におけるトーショナルダンパを示す正面図である。本実施の形態におけるトーショナルダンパは、実施の形態１におけるトーショナルダンパ２１と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、説明を繰り返さない。

図９を参照して、本実施の形態におけるトーショナルダンパは、実施の形態１における駆動シャフト２４およびマス部材２６に替えて、駆動シャフト５４およびマス部材５６を有する。駆動シャフト５４は、プロペラシャフト１１の筒部および外輪５３から構成されている。外輪５３は、プロペラシャフト１１の筒部の内周に嵌め合わされており、プロペラシャフト１１と一体となって回転する。

マス部材５６は、駆動シャフト５４の内周上に配置されている。マス部材５６は、中心軸１０１上に配置される円柱形状を有する。マス部材５６は、中心軸１０１を中心に環状に延在するリング形状を有してもよい。駆動シャフト５４とマス部材５６との間には、実施の形態１と同じ形態で複数のプレート３１が設けられている。複数のプレート３１は、駆動シャフト５４およびマス部材５６に対して弾性的に結合されている。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるトーショナルダンパによれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

なお、実施の形態２におけるトーショナルダンパに、実施の形態１で説明した細部の構成や、変形例を適用してもよい。

また、以上の実施の形態では、本発明をプロペラシャフト１１に適用した場合について説明したが、これに限られず、たとえばディファレンシャル１７（図１を参照）の回転が入力されるフランジ部分に、本発明におけるトーショナルダンパを設けることもできる。本発明におけるトーショナルダンパは、プロペラシャフト１１やディファレンシャル１７のような回転方向以外の方向に移動する回転部位を有する装置に対して、より好適に適用される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

車両の駆動系を示す平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったトーショナルダンパの正面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったトーショナルダンパの断面図である。 図２中の２点鎖線ＩＶで囲まれた位置を拡大して示す断面図である。 図４中のトーショナルダンパの作動状態を示す図である。 図４中の２点鎖線ＶＩで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。 図４中のトーショナルダンパの変形例を示す断面図である。 図６中のプレートの結合構造の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２におけるトーショナルダンパを示す正面図である。

符号の説明

１１ プロペラシャフト、１７ ディファレンシャル、２１ トーショナルダンパ、２４ 駆動シャフト、２６ マス部材、３１ プレート、３２ 一方端、３３ 他方端、３６，４１ 加硫ゴム、４６ 隙間。

Claims (4)

1. 回転動力を伝達する駆動シャフトと、
   前記駆動シャフトの周上に配置されるマス部材と、
   前記駆動シャフトと前記マス部材との間に配置され、前記マス部材の径方向の移動を規制する移動規制部材と、
   前記移動規制部材を前記駆動シャフトおよび前記マス部材に対して弾性的に結合する結合部材とを備える、トーショナルダンパ。
2. 前記移動規制部材は、前記駆動シャフトから前記マス部材に向かう方向および前記駆動シャフトの回転軸方向に延在し、前記駆動シャフトの回転軸を中心とする周方向に互いに間隔を設けて配置される複数のプレートからなる、請求項１に記載のトーショナルダンパ。
3. 複数の前記プレート間に配置され、前記プレート同士を接合する弾性体をさらに備える、請求項２に記載のトーショナルダンパ。
4. 前記プレートは、前記駆動シャフトおよび前記マス部材にそれぞれ結合される一方端および他方端を有し、
   前記一方端と前記駆動シャフトとの間および前記他方端と前記マス部材との間には、それぞれ前記結合部材によって充填される隙間が形成される、請求項２または３に記載のトーショナルダンパ。

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