JP2011140977A - ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】広い周波数帯域で共振特性を発揮すると共に、小型化を実現しつつダンパーマスの保持性能を向上することができるダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】ダイナミックダンパ１は、中空シャフト内に遊嵌される円盤状のダンパーマス１１と、該ダンパーマスの軸方向両端側に設けられ、中空シャフト内にダンパーマス１１を固定する円環盤状の固定部材１２，１３と、ダンパーマス１１と固定部材１２，１３とを弾性的に連結する連結部材１４と、固定部材１２と固定部材１３を連結すると共に、固定部材１２，１３及び連結部材１４の剛性を補強する補強部材１５とを備える。連結部材１４は、ダンパーマス１１及び固定部材１２，１３を同軸で連結すると共に、軸１８に対して傾斜した傾斜連結部１４ａ，１４ｂを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動エネルギーを消散するダイナミックダンパに関し、特に、回転軸の中空部に装着されるシャフト内挿型のダイナミックダンパに関する。

動力機等に設けられるシャフト、例えば自動車のプロペラシャフトにおいては、低回転域ではシャフトのこじりや振れ回り振動、曲げ振動、高回転域ではシャフトの曲げ振動等が発生している。

近年、自動車分野では、上記のような回転軸の振動を防止して走行時における静粛性を向上させることを目的とし、シャフトの中空部に装着されるダイナミックダンパ（防振部材）が用いられている。このようなダイナミックダンパのうち、副振動系の補助質量となるマスと共振特性を発揮する部位と該マスを中空シャフト内に保持する部位とを有する弾性ゴム材で構成されるダイナミックダンパが提案されている。

図７は、従来のダイナミックダンパの構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）において、ダイナミックダンパ７０は、周方向に複数に分割されたマス７２と、プロペラシャフト７１の低速回転時にマス７２をプロペラシャフト７１の中央寄りに保持して低速域共振系のバネとして作用するとともにプロペラシャフト７１の高速回転時にマス７２を遠心力により径方向外方へ向けて移動自在に保持するゴム状弾性材製の第一弾性体７３と、マス７２の外周側に配置されてマス７２が遠心力により径方向外方へ向けて移動したときにプロペラシャフト７１側に当接して高速域共振系のバネとして作用するゴム状弾性材製の第二弾性体７７とを備えている。第一弾性体７３は、プロペラシャフト７１の低速回転時にマス７２の各分割体７２ａをプロペラシャフト７１の軸芯位置寄りに保持して低速域共振系のバネとして作用し、且つプロペラシャフト７１の高速回転時にマス７２の各分割体７２ａを遠心力により径方向外方へ向けて移動自在に保持する（特許文献１参照）。

図８は、従来の他のダイナミックダンパの構成を示す断面図である。

図８に示すように、ダイナミックダンパ８０は、中空シャフト内に遊嵌するダンパーマス８３と、このダンパーマス８３両端側に位置して中空シャフト内に圧縮により固定する装着部材８４，８５と、両側の装着部材８４，８５にダンパーマス８３を、弾性的に且つ互いに同一軸（軸８６）となるように連結すると共に、この同一軸に対して傾斜してなる連結部材８７，８８と、ダンパーマス８３の外周面に設けられ、常用回転域を超えた際に連結部材８７，８８が歪んで中空シャフトの内壁に当接するように構成されたストッパー８９とを有している。連結部材８７，８８の軸８６に対する傾斜角度αは、４５±２０度の範囲である。この傾斜角度αの範囲内にある連結部材８７，８８は、高い軸直角ばね特性を保持しながら、比較的広い周波数帯域で共振特性を発揮することができる（特許文献２参照）。

図９は、従来の他のダイナミックダンパの構成を示す断面図である。

図９において、ダイナミックダンパ９０は、中空シャフト内に遊嵌するダンパーマス９３と、このダンパーマス９３両端側に位置して中空シャフト内に圧縮により固定する装着部材９４，９５と、ダンパーマス９３と両側の装着部材９４，９５とを連結する一体的連結部材９７とを有する。一体的連結部材９７は、両側の装着部材９４，９５にダンパーマス９３を、弾性的に且つ互いに同一軸（軸９６）になるように連結すると共に、この同一軸に対して傾斜した傾斜連結部９７ａ，９７ｂと、両側の傾斜連結部９７ａ，９７ｂを繋ぐ接続部９７ｃとで構成され、傾斜連結部９７ａ，９７ｂ及び接続部９７ｃは一体に成形されている。傾斜連結部９７ａ，９７ｂの軸９６に対する傾斜角度βは、図７の傾斜角度αと同様、４５±２０度の範囲である（特許文献３参照）。

特開２００３−２１４４９５号公報 特開２００７−１７７８３０号公報 特開２００８−２５７９９号公報

しかしながら、特許文献１乃至３のダイナミックダンパでは、弾性ゴム材がダンパーマスと当接しており、シャフト内に挿入される際に弾性ゴム材内に圧縮成分が生じるため、共振特性の自由度を得ることができないという問題がある。また、シャフトの高回転時では、ダンパーマスの振れの増大により、該ダンパーマスを保持する保持部位の捩れが発生し、共振特性を十分に発揮することができないという問題がある。

また、近年、ダンパの小型化の要望が高まっており、ダンパの小型化に伴って保持部位とシャフトとの接触面積が小さくなるため、ダンパーマスの保持性能が低下するという問題がある。

本発明の目的は、広い周波数帯域で共振特性を発揮すると共に、ダンパーマスの保持性能を向上することができるダイナミックダンパを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るダイナミックダンパは、中空シャフト内に遊嵌されるダンパーマスと、前記ダンパーマスの軸方向両端側に設けられ、前記中空シャフト内に前記ダンパーマスを固定する一対の固定部材と、前記ダンパーマス及び前記一対の固定部材を同軸で連結すると共に、該軸に対して傾斜した一対の傾斜連結部材と、前記一対の固定部材を連結すると共に、前記一対の固定部材の剛性を補強する補強部材とを備えることを特徴とする。

また、前記補強部材は、前記一対の固定部材に埋設された一対の円環部と、前記一対の円環部を連結する連結部とを有する。

更に、前記固定部材は、前記円環部の外側に位置する外周部を有し、前記固定部材が中空シャフト内に圧入される際に弾性変形する。

好ましくは、ダイナミックダンパは、前記ダンパーマスの外周面上に設けられ且つ径方向外側に延出する延出部材を更に備える。

更に好ましくは、前記延出部材は、前記中空シャフトの高回転時において前記ダンパーマスの振れが発生した際に、前記中空シャフトの内周面と当接する。

また、好ましくは、ダイナミックダンパは、前記一対の傾斜連結部材を接続する接続部を更に備える。

本発明によれば、補強部材が一対の固定部材を連結すると共に該一対の固定部材の剛性を補強するので、一対の固定部材は一対の傾斜連結部材に影響を及ぼすことなく中空シャフト内に固定される。これにより、高い軸直角ばね特性を保持しながら、広い周波数帯域で共振特性を発揮することができる。また、中空シャフトの高回転時にダンパーマスの振れが増大する場合であっても一対の固定部材の捩れが抑制されるので、共振特性を十分に発揮することができる。さらに、一対の固定部材が補強部材により剛性補強されるため、一対の固定部材と中空シャフトとの接触面積が小さくなる場合であっても、ダンパーマスの保持性能を向上することができる。したがって、広い周波数帯域で共振特性を発揮すると共に、ダンパーマスの保持性能を向上することができる。

また、補強部材は、一対の固定部材に埋設された一対の円環部と、一対の円環部を連結する連結部とを有するので、上記効果を確実に奏することができる。

また、固定部材が中空シャフト内に圧入される際に固定部材の外周部が弾性変形するので、固定部材を中空シャフト内に強固に圧縮固定することができる。したがって、用途に応じて固定部材の軸方向長さを小さくすることが可能となる。

また、延出部材は、ダンパーマスの外周面上に設けられ且つ径方向外側に延出しており、中空シャフトの高回転時においてダンパーマスの振れが発生した際に中空シャフトの内周面と当接するので、高回転時におけるダンパーマスの変位を規制し、振動伝達による捩れを抑制することができる。

また、接続部は２つの傾斜連結部材を接続するので、一対の傾斜連結部材の捩れを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るダイナミックダンパの構成を概略的に示す図である。 図１のダイナミックダンパの構成を示す断面図であり、図１の線Ａ−Ｏ−Ｂに沿う断面図である。 図１のダイナミックダンパの構成を示す正面図である。 図１における補強部材の構成を示す斜視図である。 図１のダイナミックダンパを中空シャフト内に装着する前の状態を示す断面図である。 図１のダイナミックダンパを中空シャフト内に装着した後の状態を示す断面図である。 従来のダイナミックダンパの構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。 従来の他のダイナミックダンパの構成を示す断面図である。 従来の他のダイナミックダンパの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るダイナミックダンパの構成を示す斜視図であり、図２は、図１のダイナミックダンパの構成を示す断面図であり、図１の線Ａ−Ｏ−Ｂに沿う断面図である。図３は、図１のダイナミックダンパの構成を示す正面図である。

図１乃至図３において、ダイナミックダンパ１は、中空シャフト内に遊嵌される円盤状のダンパーマス１１と、該ダンパーマスの軸方向両端側に設けられ、中空シャフト内にダンパーマス１１を固定する円環盤状の固定部材１２，１３（一対の固定部材）と、ダンパーマス１１と固定部材１２，１３とを弾性的に連結する連結部材１４と、固定部材１２と固定部材１３を連結すると共に、固定部材１２，１３の剛性を補強する補強部材１５と、ダンパーマス１１の外周面上に設けられ且つ径方向外側に延出する延出部材１６とを備える。固定部材１２，１３、連結部材１４及び延出部材１６は、一体に成形されている。

ダンパーマス１１は所定の重量を有しており、例えば鋳鉄や鋼鉄で構成される。固定部材１２，１３及び連結部材１４は、いずれも弾性ゴム材からなり、例えばＳＢＲ（スチレン−ブタジエン共重合系合成ゴム）をはじめとする合成ゴムや天然ゴム、あるいはそれらの混合物で構成される。

固定部材１２，１３は、中心位置に孔１７が設けられた円環盤状の部材であり、その外径が中空シャフトの内径よりも大きくなるように設計されている。中空シャフト内に固定部材１２，１３を圧入することにより、固定部材１２，１３が中空シャフト内に強固に圧縮固定される。中空シャフト内に固定部材１２，１３を圧入し易くするため、固定部材１２，１３の周縁角部には面取り加工が施されている。

連結部材１４は、ダンパーマス１１及び固定部材１２，１３を同軸（軸１８）で連結すると共に、軸１８に対して傾斜した傾斜連結部１４ａ，１４ｂ（一対の傾斜連結部材）と、傾斜連結部１４ａ，１４ｂを接続する凸状接続部１４ｃとを有している。傾斜連結部１４ａ，１４ｂ及び凸状接続部１４ｃは一体に成形されている。傾斜連結部１４ａ，１４ｂの長さ、角度及び剛性を調整することにより、高い軸直角ばね特性を保持しながら、広い周波数帯域で共振特性を発揮することが可能となる。本実施の形態では、傾斜連結部１４ａ，１４ｂの傾斜角度は、軸１８に対して４５±２０度の範囲である。また、傾斜連結部１４ａ，１４ｂは凸状接続部１４ｃにより接続されており、傾斜連結部１４ａ，１４ｂの捩れを抑制することができる。

図４は、図１における補強部材１５の構成を示す斜視図である。

図４に示すように、補強部材１５は、固定部材１２，１３と同軸に配され、固定部材１２，１３の外周部１２ａ，１３ａ近傍に夫々埋設された円環部１５ａ，１５ｂ（一対の円環部）と、円環部１５ａ，１５ｂを連結する２つの板状連結部１５ｃ（連結部）とを有する。円環部１５ａ，１５ｂ及び板状連結部１５ｃは、例えば金属からなる。円環部１５ａ，１５ｂはプレス成形により円筒型に成形されており、板状連結部１５ｃは、その両端部にて円環部１５ａ，１５ｂに接合されている。円環部１５ａ，１５ｂは固定部材１２，１３の径方向の剛性を補強し、板状連結部１５ｃは固定部材１２，１３及び連結部材１４の軸方向の剛性を補強する。好ましくは、板状連結部１５ｃは、凸状突起部１４ｃに対して９０度に位置する（図１）。

延出部材１６は、固定部材１２，１３と同軸に配された円環盤状の部材であり、外周面１６ａを有している（図１）。また、延出部材１６は、外周面１６ａは、無回転時や通常回転時には中空シャフトの内周面と当接せず、高回転時等においてダンパーマス１１の振れが発生した際に中空シャフトの内周面と当接する。すなわち、延出部材１６は、高回転時におけるダンパーマス１１のストッパーとしての役割を果たす。これにより、高回転時におけるダンパーマス１１の変位が規制され、振動伝達による捩れが抑制される。

また、延出部材１６は、ダンパーマス１１の振動を抑制しないために、板状連結部１５ｃを回避した位置に設けられる。具体的には、延出部材１６は、板状連結部１５ｃと所定距離隔てて設けられた平面部１６ｂを有している。これにより、延出部材１６が板状連結部１５ｃと干渉するのを回避することができ、ダンパーマス１１の振動抑制を防止することができる。

上記のように構成されるダイナミックダンパ１では、ダンパーマス１１、固定部材１２，１３、連結部材１４の傾斜連結部１４ａ、１４ｂ及び補強部材１５の円周部１５ａ，１５ｂが同軸に配置される。固定部材１２，１３及び連結部材１４を同一の弾性ゴム材とする場合には、射出成形等により、ダイナミックダンパ１を一体に成形することができる。

図５は、図１のダイナミックダンパ１を中空シャフト内に装着する前の状態を示す断面図であり、図６は、図１のダイナミックダンパ１を中空シャフト内に装着した後の状態を示す断面図である。

図５及び図６において、先ず、中空プロペラシャフトの中空シャフト５０の径や回転数に適合するダイナミックダンパ１を選択する。そして、中空シャフト５０にダイナミックダンパ１を圧入し、ダイナミックダンパ１の軸１８と中空シャフト５０の軸とを一致させながらダイナミックダンパ１を所定位置に装着する。

ダンパ装着状態では、円環部１５ａ，１５ｂの径方向外側に位置する外周部１２ａ，１３ａが弾性変形し、固定部材１２，１３が中空シャフト５０内に圧縮固定される。一方、固定部材１２，１３において円環部１５ａ，１５ｂの径方向内側に位置する部位は、円環部１５ａ，１５ｂにより剛性補強されるため弾性変形せず、該部位に径方向の圧縮成分が生じない。また、円環部１５ａ，１５ｂが板状連結部１５ｃにより連結されているため、傾斜連結部１４ａ，１４ｂに圧入による圧縮成分やせん断成分が生じない。すなわち、固定部材１２，１３は、傾斜連結部１４ａ，１４ｂのばね特性に影響を及ぼすことなく中空シャフト５０内に固定される。この結果、中空シャフト５０の回転時には、高い軸直角ばね特性を保持しながら低周波から高周波までの広い範囲で共振特性を発揮することができる。

また、固定部材１２，１３が板状連結部１５ｃにより剛性補強されているため、中空シャフト５０の高回転時にダンパーマス１１の振れが増大する場合であっても固定部材１２，１３の捩れが抑制され、共振特性を十分に発揮することができる。加えて、固定部材１２，１３が円環部１５ａ，１２ｂにより剛性補強されるため、固定部材１２，１３が中空シャフト５０に強固に圧縮固定される。したがって、用途に応じて固定部材１２，１３の軸方向長さ（幅）を小さくすることが可能となる。

また、板状連結部１５ｃにより固定部材１２，１３の軸方向の剛性が強化されているため、圧入の際に固定部材１２，１３を中空シャフト５０の軸方向に押圧しても、固定部材１２，１３及び連結部材１４の軸方向の弾性変形が抑制される。これにより、ダイナミックダンパ１が中空シャフト５０内に容易に圧入されると共に、固定部材１３の位置決め、すなわち押圧されない側に位置する固定部材の位置決めが容易となる。

上述したように、本実施の形態によれば、補強部材１５が固定部材１２，１３を連結すると共に固定部材１２，１３の剛性を補強するので、固定部材１２，１３は傾斜連結部１４ａ，１４ｂに影響を及ぼすことなく中空シャフト５０内に固定される。これにより、高い軸直角ばね特性を保持しながら、広い周波数帯域で共振特性を発揮することができる。また、中空シャフト５０の高回転時にダンパーマス１１の振れが増大する場合であっても固定部材１２，１３の捩れが抑制されるので、共振特性を十分に発揮することができる。さらに、固定部材１２，１３が円環部１５ａ，１５ｂにより剛性補強されるため、ダイナミックダンパの小型化に伴って固定部材１２，１３と中空シャフト５０との接触面積が小さくなる場合であっても、ダンパーマスの保持性能を向上することができる。したがって、広い周波数帯域で共振特性を発揮すると共に、ダイナミックダンパ１の小型化を実現しつつダンパーマス１１の保持性能を向上することができる。

本実施の形態では、板状連結部１５ｃは２つ設けられているが、これに限るものではなく、円環部１５ａ，１５ｂを連結する１つの板状連結部が設けられてもよい。

また、本実施の形態では、円環部１５ｂの側面は、固体部材１３ａの側面と同一面上に位置するが、これに限るものではなく、傾斜連結部１４ａ，１４ｂに圧縮やせん断を与えない設計であれば、固体部材１３ａの側面と軸方向にずれていてもよい。同様に、円環部１５ａの側面が固定部材１２ａの側面と軸方向にずれていてもよい。

本実施の形態では、円環部１５ａ，１５ｂ及び板状連結部１５ｃは金属からなるが、これに限るものではなく、樹脂や充てん剤を含有する樹脂からなるものであってもよい。その場合、円環部１５ａ，１５ｂ及び板状連結部１５ｃは、射出成形等により一体的に成形されてもよい。また、円環部１５ａ，１５ｂ及び板状連結部１５ｃは、所定の強度を有していれば如何なる材質で成形されてもよい。

また、補強部材１５は上記のような構成に限るものではなく、固定部材１２，１３を連結し且つ固定部材１２，１３の剛性を補強し得るものであれば如何なる構成であってもよい。

また、本実施の形態では、延出部材１６は円環盤状であるが、これに限るものではなく、ダンパーマス１１の外周面上に設けられ且つ径方向外側に突起した少なくとも１つの突起部材であってもよい。

また、以上説明した本発明の実施形態は単なる一例であり、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ ダイナミックダンパ
１１ ダンパーマス
１２，１３ 固定部材
１４ 連結部材
１４ａ，１４ｂ 傾斜連結部
１４ｃ 凸状接続部
１５ 補強部材
１５ａ，１５ｂ 円環部
１５ｃ 板状連結部
１６ 延出部材
１６ａ 外周面
１６ｂ 平面部
１７ 孔
１８ 軸
５０ 中空シャフト

Claims (6)

1. 中空シャフト内に遊嵌されるダンパーマスと、
   前記ダンパーマスの軸方向両端側に設けられ、前記中空シャフト内に前記ダンパーマスを固定する一対の固定部材と、
   前記ダンパーマス及び前記一対の固定部材を同軸で連結すると共に、該軸に対して傾斜した一対の傾斜連結部材と、
   前記一対の固定部材を連結すると共に、前記一対の固定部材の剛性を補強する補強部材とを備えることを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記補強部材は、前記一対の固定部材に埋設された一対の円環部と、前記一対の円環部を連結する連結部とを有することを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパ。
3. 前記固定部材は、前記円環部の外側に位置する外周部を有し、
   前記固定部材が中空シャフト内に圧入される際に、前記外周部が弾性変形することを特徴とする請求項２記載のダイナミックダンパ。
4. 前記ダンパーマスの外周面上に設けられ且つ径方向外側に延出する延出部材を更に備えることを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパ。
5. 前記延出部材は、前記中空シャフトの高回転時において前記ダンパーマスの振れが発生した際に、前記中空シャフトの内周面と当接することを特徴とする請求項４記載のダイナミックダンパ。
6. 前記一対の傾斜連結部材を接続する接続部を更に備えることを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパ。

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