JP2011094640A

JP2011094640A - トルク変動吸収ダンパ

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Publication number: JP2011094640A
Application number: JP2009246384A
Authority: JP
Inventors: Masaya Omoto; 真哉尾本
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: JP5472607B2

Abstract

【課題】トルク変動吸収ダンパの組立作業の簡素化を図ると共に、ベアリングの「ビビリ振動」による騒音を低減する。
【解決手段】ハブ１と、このハブ１と同心的に配置された環状質量体２をハブ１に一体成形されたダンパゴム４を介してハブ１に弾性的かつ円周方向相対変位可能に連結してなるダイナミックダンパ部Ｄと、ハブ１と同心的に配置されたプーリ６を、カップリングゴム８を介してハブ１に弾性的かつ円周方向相対変位可能に連結してなるカップリング部Ｃと、ハブ１に対するプーリ６の径方向及び軸方向の変位を規制すると共にプーリ６を円周方向相対変位可能に支持するベアリング５を備え、このベアリング５が、ダンパゴム４から延びるゴム層４１，４２を介してハブ１と一体化されている。
【選択図】図１

Description

プーリ及びこれに巻き掛けられる無端ベルトにより駆動軸から他の回転機器へトルクを伝達すると共にそのトルクの変動を吸収するトルク変動吸収ダンパに関する。

図５は、従来の技術によるトルク変動吸収ダンパを、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図で、この図における左側が車両のフロント側となる正面側、右側が車両の内燃機関が存在する背面側である。このトルク変動吸収ダンパは、内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられて一体に回転するハブ１００と、このハブ１００に取り付けられたダイナミックダンパ部１１０及びカップリング部１２０を備える。

ハブ１００は金属材料で製作されたものであって、クランクシャフトに固定される内筒部１０１と、その正面側の端部から外径側へ延びる円盤部１０２と、この円盤部１０２の外径端から背面側へ延在された外筒部１０３からなり、すなわち軸心Ｏを通る平面で切断した断面（図示の断面）が略コ字形をなすものである。

ダイナミックダンパ部１１０は、ハブ１００の外筒部１０３の外周にダンパゴム１１１を介して環状質量体１１２を取り付けた構造を有する。また、カップリング部１２０は、ハブ１００の外筒部１０３の内周側からダイナミックダンパ部１１０の背面側及び外周側を包囲するように、軸心Ｏを通る平面で切断した断面（図示の断面）が略コ字形をなすプーリ１２１と、ハブ１００の内筒部１０１の外周面に圧入嵌着されたスリーブ１２２と、ハブ１００の円盤部１０２の背面側にあって前記スリーブ１２２とその外周側に位置する前記プーリ１２１の被支持筒部１２１ａの間を弾性的に連結したカップリングゴム１２３からなる。

ハブ１００の外筒部１０３とその内周に位置するプーリ１２１の被支持筒部１２１ａの間には、低摩擦合成樹脂材料からなるラジアルベアリング１２４が介在され、前記外筒部１０３の背面側の端部と、これに対向する前記プーリ１２１の円盤部との間には、低摩擦合成樹脂材料からなるスラストベアリング１２５が介在されている。

すなわち、このトルク変動吸収ダンパは、クランクシャフトからハブ１００へ入力されたトルクを、カップリング部１２０において、カップリングゴム１２３の捩り方向剪断変形作用によってトルク変動を吸収しながらプーリ１２１へ伝達し、ダンパゴム１１１及び環状質量体１１２で構成されるダイナミックダンパ部１１０が、クランクシャフトの捩り振幅が最大となる所定の振動数域において捩り方向へ共振することによって、捩り振動の振幅のピークを低減する制振機能を発揮するものである（例えば下記の特許文献参照）。

特開２００６−１８３７３６号公報

しかしながら、従来のトルク変動吸収ダンパによれば、その組立においてハブ１００の外筒部１０３とプーリ１２１の間にラジアルベアリング１２４及びスラストベアリング１２５を嵌合する工程が必要であるため、作業が煩雑であった。しかも、ハブ１００とプーリ１２１の軸方向相対変位によってハブ１００の外筒部１０３の端面とスラストベアリング１２５とプーリ１２１の間に僅かな隙間を生じると、何らかの入力振動によってスラストベアリング１２５が軸方向に共振してハブ１００及びプーリ１２１との干渉による騒音を生じる、いわゆる「ビビリ振動」を発生することがあった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、トルク変動吸収ダンパの組立作業の簡素化を図ると共に、ベアリングの「ビビリ振動」による騒音を低減することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係るトルク変動吸収ダンパは、ハブと、このハブと同心的に配置された環状質量体を前記ハブ又は環状質量体に一体成形されたダンパゴムを介して前記ハブに弾性的かつ円周方向相対変位可能に連結してなるダイナミックダンパ部と、前記ハブと同心的に配置されたプーリをカップリングゴムを介して前記ハブに弾性的かつ円周方向相対変位可能に連結してなるカップリング部と、前記ハブに対する前記プーリの径方向及び軸方向の変位を規制すると共に前記プーリを円周方向相対変位可能に支持するベアリングを備え、このベアリングが、前記ダンパゴムから延びるゴム層を介して前記ハブ又は環状質量体と一体化されたものである。

本発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、ハブとプーリの互いの組み付けに際してベアリングも同時に介装されるので、組立作業が簡素化され、しかもベアリングがゴム層を介して前記ハブと一体化されているので、ベアリングが軸方向に共振して騒音を発生する「ビビリ振動」を有効に低減することができる。

本発明によるトルク変動吸収ダンパの第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。本発明によるトルク変動吸収ダンパの第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す未組立状態の半断面図である。本発明によるトルク変動吸収ダンパの第二の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。本発明によるトルク変動吸収ダンパの第二の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す未組立状態の半断面図である。従来の技術によるトルク変動吸収ダンパを、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。

次に、本発明に係るトルク変動吸収ダンパを実施するための好ましい形態を、図面を参照しながら説明する。まず図１は、第一の形態を示すものである。なお、以下の説明でいう「正面側」とは図における左側、すなわち車両のフロント側のことであり、「背面側」とは図における右側、すなわち図示されていない内燃機関が存在する側のことである。

図１において、参照符号１は、自動車における内燃機関の出力軸であるクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられるハブである。このハブ１は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、クランクシャフトに固定される内筒部１１と、その正面側の端部から外径側へ展開する円盤部１２と、更にその外径端部から背面側へ延びる外筒部１３からなる。なお、参照符号１１ａは、内筒部１１の内周の軸孔に形成されたキー溝である。

ハブ１の外筒部１３の外周には鋳造等によって製作された環状質量体２が同心配置されており、この環状質量体２の内周面には金属製のスリーブ３が圧入嵌着されており、このスリーブ３と前記外筒部１３との間が、ダンパゴム４を介して円周方向相対変位可能に弾性的に連結されることによって、環状質量体２及びスリーブ３をマスとし、ダンパゴム４をばねとするダイナミックダンパ部Ｄが構成されている。また、ダンパゴム４の一部は前記外筒部１３の背面側の端面及び内周面を覆うように延びる膜状のゴム層４１，４２となっており、このゴム層４１，４２にはベアリング５が一体に設けられている。

ダイナミックダンパ部Ｄの捩り方向固有振動数は、環状質量体２及びスリーブ３の円周方向慣性質量の和と、ダンパゴム４の捩り方向剪断ばね定数によって、クランクシャフトの捩れ角が最大となる所定の振動数域、言い換えればクランクシャフトの捩り方向固有振動数と合致するように同調されている。

ダンパゴム４は、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるものであって、図示されていない金型内にハブ１、スリーブ３及びベアリング５を同心的にセットし、このハブ１の外筒部１３とスリーブ３とベアリング５の間に前記金型の型締めによって画成された環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、前記外筒部１３、スリーブ３及びベアリング５と一体に加硫成形したものである。

また、ベアリング５はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）あるいはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の合成樹脂材料からなるものであって、ハブ１の外筒部１３の内周にゴム層４２を介して一体化された円筒状のラジアルベアリング部５１と、このラジアルベアリング部５１における背面側の端部から外径側へ展開して、前記外筒部１３の端面にゴム層４１を介して一体化された鍔状のスラストベアリング部５２からなる。

参照符号６はプーリである。このプーリ６は、金属材料による鋳造あるいは金属板の打ち抜きプレス等によって製作されたものであって、ダイナミックダンパ部Ｄ（環状質量体２）の外周側に配置されたプーリ本体６１と、その背面側の端部から前記ダイナミックダンパ部Ｄ及びハブ１の外筒部１３の背面側を延びる背面盤部６２と、その内周端部から、前記外筒部１３の内周側を正面側へ向けて延びる被支持筒部６３とからなる。プーリ本体６１の外周面にはポリＶ溝６１ａが形成されており、図示されていない無端ベルトが巻き掛けられるようになっている。

プーリ６の被支持筒部６３は、ベアリング５におけるラジアルベアリング部５１の内周面に円周方向摺動可能に嵌合され、プーリ６の背面盤部６２の内径部は、ベアリング５におけるスラストベアリング部５２の端面に円周方向摺動可能に当接されている。このためプーリ６は、ハブ１の外筒部１３にベアリング５を介して円周方向相対変位可能に支持されると共に、ハブ１に対する径方向及び軸方向の変位が規制されている。

ハブ１の内筒部１１の外周面には金属製のスリーブ７が圧入嵌着されており、このスリーブ７と、その外周側に位置するプーリ６の被支持筒部６３との間が、ハブ１の内筒部１１、円盤部１２及び外筒部１３で囲まれた空間に配置されたカップリングゴム８を介して円周方向相対変位可能に弾性的に連結され、これによってカップリング部Ｃが構成されている。すなわちカップリング部Ｃは、クランクシャフトからハブ１へ入力された駆動トルクを、カップリングゴム８の円周方向剪断変形作用によって平滑化しながら、プーリ６へ伝達するものである。

カップリングゴム８は、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるものであって、図示されていない金型内に、スリーブ７とプーリ６を同心的にセットし、このスリーブ７とプーリ６の被支持筒部６３との間に前記金型の型締めによって画成された環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、前記被支持筒部６３及びスリーブ７と一体に加硫成形したものである。

そして、クランクシャフトのトルク変動は、アイドリング以下の低回転領域で顕著になることから、カップリングゴム８は、円周方向の剪断ばね定数がダンパゴム４に比較して十分に低いものであると共に、捩り方向への許容変形量が大きなものとなっており、しかも大きなトルク伝達力を与えるため、軸方向及び径方向の肉厚が十分に大きく形成されている。また、このカップリングゴム８は、ハブ１とプーリ６の間で円周方向剪断変形を受けた時に径方向全域で剪断応力がほぼ均一になるように、軸方向の肉厚が外径側ほど減少する形状となっている。

ハブ１の円盤部１２の径方向中間部分には、この円盤部１２とカップリングゴム８との間の環状空間をハブ１の正面側へ開放する複数の通気窓１４が、円周方向所定間隔で開設されている。

ハブ１の外筒部１３における正面側の端部には、カップリングゴム８のゴム状弾性材料の一部からなるシールリップ８１が設けられている。このシールリップ８１は、ラジアルベアリング５と通気窓１４の間に位置しており、先端が、ハブ１の円盤部１２に密接されている。

以上の構成を具える第一の形態のトルク変動吸収ダンパは、ハブ１の内筒部１１が、不図示のクランクシャフトの軸端に装着されることによって、このクランクシャフトと共に回転される。クランクシャフトのトルクは、ハブ１からカップリング部Ｃのスリーブ７及びカップリングゴム８を介してプーリ６へ伝達され、更に、プーリ６のプーリ本体６１に巻き掛けられた無端ベルト（不図示）を介して、冷却水循環ポンプや、オルタネータや、冷却ファン等の補機の回転軸に伝達される。

クランクシャフトには、特にアイドリング以下の低回転域で顕著なトルク変動を生じるが、このトルク変動は、カップリング部Ｃにおけるカップリングゴム８が低ばねで捩り方向へ剪断変形されることによって吸収されるので、ベルトへの伝達トルクが平滑化される。また、ダイナミックダンパ部Ｄは、クランクシャフトの捩り振動による捩れ角が最大となる振動数域で円周方向に共振し、その共振によるトルクは入力振動のトルクと方向が逆になるため、クランクシャフトの捩れ角のピークを有効に低減することができる。

そして第一の形態のトルク変動吸収ダンパによれば、プーリ６をハブ１に対して円周方向相対変位可能に支持するベアリング５は、ゴム層４１，４２を介してハブ１の外筒部１３に一体化され、このベアリング５のスラストベアリング部５２は適宜厚肉に形成されたゴム層４１の弾性と、カップリングゴム８の弾性によって、プーリ６の背面盤部６２に対して弾性的に押し付けられているので、軸方向へのベアリング５の共振による「ビビリ振動」が有効に防止される。しかも「ビビリ振動」が発生してもその振幅は前記ゴム層４１，４２によって抑制されるので、騒音が緩和される。

また、ハブ１の円盤部１２に開設された通気窓１４を通じて、カップリングゴム８とハブ１の円盤部１２との間の環状空間へ入り込む外部空気に含まれるダストが、ベアリング５のラジアルベアリング部５１とプーリ６の被支持筒部６３との摺動部へ介入するのを、カップリングゴム８から連続したシールリップ８１によって遮断しているため、ベアリング５の摺動部の摩耗や損傷を防止してその耐久性を維持することができる。

図示の形態によるトルク変動吸収ダンパの組み立てに際しては、図２に示されるように、ハブ１、スリーブ３及びベアリング５にダンパゴム４を一体成形した第一成形体Ａにおける前記スリーブ３の外周面に環状質量体２を圧入嵌着する。そして、プーリ６とスリーブ７の間にカップリングゴム８を一体成形した第二成形体Ｂにおける前記プーリ６の被支持筒部６３を、前記第一成形体Ａにおけるベアリング５のラジアルベアリング部５１の内周面に密嵌状態に挿入すると共に、第二成形体Ｂにおけるスリーブ７を第一成形体Ａにおけるハブ１の内筒部１１の外周面１１ｂに圧入嵌着することによって、図１に示される組立状態となる。

このとき、プーリ６の被支持筒部６３を第一成形体Ａにおけるベアリング５のラジアルベアリング部５１の内周面に密嵌状態に挿入することで、ハブ１の外筒部１３とプーリ６の被支持筒部６３との間へのベアリング５の介装が同時に行われるので、従来技術ではベアリングの組み込みをハブへのプーリの組み込みに先行して行う必要があったのに対し、組み立て工程が簡素化される。

ここで、図２に示される未組立状態では、第一成形体Ａにおけるスリーブ３の外径は環状質量体２の内径よりも僅かに大径となっている。このため第一成形体Ａにおけるスリーブ３の外周に環状質量体２を圧入する過程で、このスリーブ３が強制的に縮経変形され、これに伴いダンパゴム４を内径側へ圧縮することになる。したがってダンパゴム４は、加硫成形後の体積収縮によって生じた引張応力が解消され、所要の耐久性が確保される。

また、カップリングゴム８は、図２に示される未組立状態では内径側ほど背面側へ突出した形状をなしており、スリーブ７がプーリ６の被支持筒部６３より相対的に背面側に偏在していると共に、スリーブ７の内径がハブ１の内筒部１１の外径よりも僅かに小径となっている。このため、プーリ６の被支持筒部６３を第一成形体Ａにおけるベアリング５のラジアルベアリング部５１の内周に挿入すると共に、第一成形体Ａにおけるハブ１の内筒部１１の外周面１１ｂへ、スリーブ７をプーリ６の被支持筒部６３とほぼ径方向に並ぶ軸方向位置まで圧入することによって図１のように組み立てる過程で、カップリングゴム８が軸方向への剪断及び圧縮変形を受けることになり、しかもスリーブ７が強制的に拡径変形され、カップリングゴム８を外径側へ圧縮することになる。したがって、このカップリングゴム８は、加硫成形後の体積収縮によって生じた引張応力が解消されるばかりでなく、十分な予圧縮が与えられるので、所要の耐久性が確保される。

また、上記組立過程でカップリングゴム８が剪断変形を受けることにより生じる軸方向付勢力によって、プーリ６の背面盤部６２が、ベアリング５のスラストベアリング部５２の端面に確実に当接されると共に、シールリップ８１が、確実にハブ１の円盤部１２に密接される。

次に図３は、本発明に係るトルク変動吸収ダンパを実施するための好ましい第二の形態を示すものである。

この形態において、先に説明した第一の形態と異なるところについて説明すると、スリーブ３がハブ１の外筒部１３の外周面に圧入嵌着されており、ダンパゴム４が、このスリーブ３と環状質量体２の内周面との間に一体的に設けられている。そしてこれによって、第一の形態と同様、環状質量体２及びスリーブ３をマスとし、ダンパゴム４をばねとするダイナミックダンパ部Ｄが構成されている。

また、ベアリング５はダンパゴム４の一部からなるゴム層４３，４４を介して環状質量体２の外周部に一体に設けられており、すなわち環状質量体２の外周にゴム層４４を介して一体化された円筒状のラジアルベアリング部５３と、このラジアルベアリング部５３における背面側の端部から内径側へ屈曲して、前記環状質量体２の端面にゴム層４３を介して一体化された内向き鍔状のスラストベアリング部５４からなる。

そしてダンパゴム４は、図示されていない金型内に環状質量体２、スリーブ３及びベアリング５を同心的にセットし、この環状質量体２とスリーブ３とベアリング５の間に前記金型の型締めによって画成された環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、前記環状質量体２、スリーブ３及びベアリング５と一体に加硫成形したものである。

また、プーリ６のプーリ本体６１は、ベアリング５におけるラジアルベアリング部５３の外周面に円周方向摺動可能に嵌合され、プーリ６の背面盤部６２の外径部は、ベアリング５におけるスラストベアリング部５４の端面に円周方向摺動可能に当接されている。このためプーリ６は、環状質量体２の外周にベアリング５を介して円周方向相対変位可能に支持されると共に、ハブ１に対する径方向及び軸方向の変位が規制されている。

したがって、上述の構成を備える第二の形態も、第一の形態と同様、カップリング部Ｃにおいてプーリ６への伝達トルクの変動を吸収し、ダイナミックダンパ部Ｄにおいて、共振による動的吸振機能を発揮するものである。

そして、プーリ６をハブ１に対して円周方向相対変位可能に支持するベアリング５は、ゴム層４３，４４を介して環状質量体２に一体化され、このベアリング５のスラストベアリング部５４は適宜厚肉に形成されたゴム層４３の弾性と、カップリングゴム８の軸方向弾性によって、プーリ６の背面盤部６２に対して弾性的に押し付けられているので、軸方向へのベアリング５の共振による「ビビリ振動」が有効に防止される。しかも「ビビリ振動」が発生してもその振幅は前記ゴム層４３，４４によって抑制されるので、騒音が緩和される。

また、このトルク変動吸収ダンパの組み立てに際しては、図４に示されるように、環状質量体２、スリーブ３及びベアリング５にダンパゴム４を一体成形した第一成形体Ｅにおける前記スリーブ３を、ハブ１の外筒部１３の外周面に圧入嵌着する。そして、プーリ６とスリーブ７の間にカップリングゴム８を一体成形した第二成形体Ｂにおける前記スリーブ７を、ハブ１の内筒部１１の外周面１１ｂに圧入嵌着すると共に、プーリ６のプーリ本体６１を、前記第一成形体Ｅにおけるベアリング５のラジアルベアリング部５３の外周面に密嵌状態に挿入することによって、プーリ６の被支持筒部６３が、前記ハブ１の外筒部１３の内周に遊挿され、図３に示される組立状態となる。

このとき、プーリ６のプーリ本体６１を第一成形体Ｅにおけるベアリング５のラジアルベアリング部５３の外周面に密嵌状態に挿入することで、環状質量体２とプーリ６のプーリ本体６１との間へのベアリング５の介装が同時に行われるので、組み立て工程が簡素化される。

ここで、図４に示される未組立状態では、第一成形体Ｅにおけるスリーブ３の内径はハブ１の外筒部１３の外径よりも僅かに小径となっている。このため第一成形体Ｅにおけるスリーブ３の内周にハブ１の外筒部１３を圧入する過程で、このスリーブ３が強制的に拡径変形され、これに伴いダンパゴム４を外径側へ圧縮することになる。したがってダンパゴム４は、加硫成形後の体積収縮によって生じた引張応力が解消され、所要の耐久性が確保される。

また、カップリングゴム８は第一の形態と同様であるため、図３のように組み立てる過程で軸方向への剪断及び圧縮変形を受けることになり、しかもスリーブ７が強制的に拡径変形され、カップリングゴム８を外径側へ圧縮することになるため、このカップリングゴム８に加硫成形後の体積収縮によって生じた引張応力が解消されるばかりでなく、十分な予圧縮が与えられるので、所要の耐久性が確保される。

また、上記組立過程でカップリングゴム８が剪断変形を受けることにより生じる軸方向付勢力によって、プーリ６の背面盤部６２が、ベアリング５のスラストベアリング部５４の端面に確実に当接されると共に、シールリップ８１が、確実にハブ１の円盤部１２に密接される。

１ハブ
２環状質量体
３，７スリーブ
４ダンパゴム
４１，４２ゴム層
５ベアリング
５１ラジアルベアリング部
５２スラストベアリング部
６プーリ
６１プーリ本体
６２背面盤部
６３被支持筒部
８カップリングゴム
Ａ，Ｅ第一成形体
Ｂ第二成形体
Ｃカップリング部
Ｄダイナミックダンパ部

Claims

ハブと、このハブと同心的に配置された環状質量体を前記ハブ又は環状質量体に一体成形されたダンパゴムを介して前記ハブに弾性的かつ円周方向相対変位可能に連結してなるダイナミックダンパ部と、前記ハブと同心的に配置されたプーリを、カップリングゴムを介して前記ハブに弾性的かつ円周方向相対変位可能に連結してなるカップリング部と、前記ハブに対する前記プーリの径方向及び軸方向の変位を規制すると共に前記プーリを円周方向相対変位可能に支持するベアリングを備え、このベアリングが、前記ダンパゴムから延びるゴム層を介して前記ハブ又は環状質量体と一体化されたことを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。