JP2012225480A - トーショナルダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】ハブにゴム状弾性体を介して振動リングを連結するとともに振動リングに無端ベルトを巻架するための溝部を設けたトーショナルダンパにおいて、溝部位置公差を厳しく管理しなくてもプーリおよび無端ベルト間のミスアライメントを吸収して低減させ、もってベルト鳴き現象の発生を抑制することができるトーショナルダンパを提供する。
【解決手段】振動リングを内周側のマスおよび外周側のプーリよりなるリング２つの組み合わせによって形成し、マスに対してプーリを供回りするとともに軸方向変位可能に組み付け、マスに対してプーリが軸方向変位することによってプーリおよび無端ベルト間のミスアライメントを吸収する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車エンジン等の回転駆動系において、クランクシャフト等の回転軸に生起する捩り振動を吸収減衰するために用いられるトーショナルダンパに関する。

従来から図８に示すように、ハブ５１の外周側にゴム状弾性体５２を介して振動リング（プーリ）５３を連結するとともに振動リング５３の外周面に無端ベルトを巻架するための溝部５４を設けたトーショナルダンパが知られている（特許文献１参照）。

ここで、自動車等で使用する補機を駆動するための無端ベルトには、作動時に異音が発生する所謂ベルト鳴き現象が発生することがあり、この現象は、無端ベルトおよびプーリ溝部間のスティックスリップによるものが多く、その原因の１つに、プーリのミスアライメントがある。これは、図９に示すように無端ベルト５５がプーリ５３に噛み込む際にミスアライメントがあることによって、無端ベルト５５がプーリ溝部５４に対し斜めから侵入し正常に噛み込む過程で、スティックスリップが発生するためである（特許文献２参照）。このため従来はミスアライメントを極力小さくすべく溝部位置公差を厳しく管理する必要があった。

特開２０１０−１５１２１７号公報 特開２００７−１９８４９２号公報（図７）

本発明は以上の点に鑑みて、溝部位置公差を厳しく管理しなくてもプーリおよび無端ベルト間のミスアライメントを吸収して低減させることができ、もってベルト鳴き現象の発生を抑制することができるトーショナルダンパを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるトーショナルダンパは、ハブの外周側にゴム状弾性体を介して振動リングを連結するとともに前記振動リングの外周面に無端ベルトを巻架するための溝部を設けたトーショナルダンパにおいて、前記振動リングを内周側のマスおよび外周側のプーリよりなるリング２つの組み合わせによって形成し、前記マスに対して前記プーリを供回りするとともに軸方向変位可能に組み付け、前記マスに対して前記プーリが前記軸方向変位することによって前記プーリおよび無端ベルト間のミスアライメントを吸収可能とされていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるトーショナルダンパは、上記した請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、前記マスの外周面に設けた円周上一部の凹部に対して前記プーリの内周面に設けた凸部が係合することによって前記マスに対する前記プーリの供回りおよび軸方向変位が設定されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３によるトーショナルダンパは、上記した請求項２記載のトーショナルダンパにおいて、前記凹部は、金属材質のマスの外周面に設けた凹みに嵌め込まれた樹脂材質のホルダに予め設けられた凹部によって形成され、一方、前記凸部は、金属材質のプーリをプレス加工することによってプーリ内周面から突出する凸部によって形成されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４によるトーショナルダンパは、上記した請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、前記マスおよびプーリ間にラジアルベアリングが介装され、前記マスの外周面に設けた突起および前記プーリの内周面に設けた突起がそれぞれ前記ラジアルベアリングに係合することによって前記マスに対する前記プーリの供回りおよび軸方向変位が設定されていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項５によるトーショナルダンパは、上記した請求項４記載のトーショナルダンパにおいて、前記軸方向変位した前記プーリを軸方向初動位置に復帰させる復帰スプリングが設けられていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明のトーショナルダンパにおいては、振動リングが内周側のマスおよび外周側のプーリよりなるリング２つの組み合わせによって形成され、マスに対してプーリが供回りするとともに軸方向変位可能に組み付けられているために、上記図９のようにプーリおよび無端ベルト間にミスアライメントが存在すると、プーリが無端ベルトの張力によって引っ張られるかたちにてマスに対して軸方向変位し、これによりミスアライメントが吸収される。

マスに対してプーリを供回りするとともに軸方向変位可能に組み付ける構造としては、マスの外周面に円周上一部の凹部を設けるとともにこれに対応する凸部をプーリの内周面に設け、この凹部および凸部を互いに係合させることが考えられる。この場合、プーリは供回りするのであるから、この凹部および凸部の係合は、円周方向については、あそび無しに設定される。また、プーリは軸方向変位するのであるから、軸方向については、意図的にあそび有りに設定される。

また、上記のように凹部および凸部を軸方向変位可能に係合させると、マスおよびプーリはともに一般に金属材質であることから、メタルタッチによる異音（摺接音もしくは衝接音など）が発生することが懸念される。そこで、これに対策するには、金属材質間に異音を発生しにくい樹脂材質を介在させることが考えられ、この場合、具体的には凹部はこれを、金属材質のマスの外周面に設けた凹みに嵌め込まれた樹脂材質のホルダに予め設けられた凹部として形成する。一方、凸部はこれを、金属材質のプーリをプレス加工することによってプーリ内周面から突出する凸部として形成するのが好ましく、これらの組み合わせによれば樹脂材質の凹部内面に対して金属材質の凸部が摺接もしくは衝接するため、異音の発生を抑制することが可能とされる。

また、上記のように振動リングを内周側のマスおよび外周側のプーリに分割して相対変位可能に組み付けると、どうしてもマスおよびプーリ間に径方向ガタが発生することが懸念される。そこで、これに対策するには、マスおよびプーリ間にラジアルベアリングを介在させることが考えられ、これによればマスおよびプーリ間の径方向隙間がベアリングによって縮小もしくは消失するため、径方向ガタの発生を抑制することが可能とされる。尚、この場合、マスおよびプーリ間のスペース上の都合で、上記凹部および凸部の組み合わせによる係合は設定しにくくなるので、これに代わるものとして、マスの外周面およびプーリの内周面にそれぞれ突起を設け、この突起をそれぞれラジアルベアリングに係合する。この係合が、円周方向について、あそび無し、軸方向について、あそび有りとする点は上記と同じである。

また、軸方向変位したプーリを初動位置に復帰させる復帰スプリングを設けることにより、自動でプーリを復帰動させることが可能とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、以上説明したように本発明のトーショナルダンパによれば、プーリおよび無端ベルト間にミスアライメントが存在するときに、プーリが無端ベルトの張力によって引っ張られるかたちにてマスに対して軸方向変位するため、これによりミスアライメントを吸収することができる。したがって従来のように溝部位置公差を厳しく管理しなくてもミスアライメントを低減させることができ、もってベルト鳴き現象が発生するのを抑制することができる。金属材質のマスおよびプーリ間に樹脂材質のホルダを介在させる場合には、メタルタッチによる異音の発生を抑制することができ、マスおよびプーリ間にラジアルベアリングを介在させる場合には、マスおよびプーリ間の径方向ガタの発生を抑制することができる。復帰スプリングを設ける場合には、自動でプーリを初動位置へ復帰動させることができる。

本発明の第一実施例に係るトーショナルダンパを半裁した状態の斜視図 図１の要部拡大図 同トーショナルダンパからプーリを取り外した状態の説明図 同トーショナルダンパにおけるプーリを半裁した状態の斜視図 本発明の第二実施例に係るトーショナルダンパの要部断面図 同トーショナルダンパを一部切欠した状態の斜視図 同トーショナルダンパを異なる裁断面で切欠した状態の斜視図 従来例に係るトーショナルダンパの断面図 ミスアライメントの説明図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）上記目的を達成するため、従来のトーショナルダンパに対し、以下の構造とする。
（１−１）振動リングにおけるマス部とプーリ部を別体とし（振動リングをマス部とプーリ部に分割し）、プーリ部は板金にて製作し、内周側に等間隔に板金の折り曲げで構成する凸部を設定する。相対するマス部の外周側にも等間隔に樹脂等の潤滑性の高い部材で構成するホルダが埋設されている。この樹脂等で構成される部材の中央部には穴（凹部）が設定されている。この穴にプーリ部の凸部が入る構成となる。
（１−２）上記（１−１）の構成により、プーリ部は軸方向に可動する。これによりミスアライメントが発生しても軸方向にプーリ部が動き、ミスアライメントがキャンセルされる。
（１−３）また、回転方向の入力に関してプーリ部とマス部はホルダに締め代をもって嵌まっているため、円周方向入力によるガタ音は発生しない。
（１−４）上記（１−１）〜（１−３）の構成によれば、プーリ部が軸方向に自由にスライドすることによりミスアライメントがキャンセルされ、ＴＶＤベルト鳴きを防止することができる。
（１−５）また、Ｖ溝（溝部）が軸方向に可動するため、Ｖ溝位置公差を大きく設定することができる。

（２）上記目的を達成するため、従来のトーショナルダンパに対し、以下の構造とする。
（２−１）振動リングにおけるマス部とプーリ部を別体とし（振動リングをマス部とプーリ部に分割し）、その間にラジアルベアリングおよび軸方向一対のスプリングを設置する。また、スプリングのばね定数は、ミスアライメントにより発生するベルトの軸方向発生荷重に対し小さくなるように設定する。これによりミスアライメントが発生しても、軸方向にプーリ部が動き、ミスアライメントがキャンセルされる。
（２−２）円弧形状のラジアルベアリングと、マス部およびプーリ部に設けた突起により回転方向の荷重を受ける。尚、この突起の数は円周上等配であれば任意に設定可能とする。
（２−３）ラジアルベアリングの材料は樹脂系または非金属材料を使用することで、振動入力による突起とのメタルタッチを防止する。
（２−４）上記（２−１）〜（２−３）の構成によれば、プーリ部が軸方向に自由にスライドすることにより、ミスアライメントによるＴＶＤベルト鳴きを防止することができる。
（２−５）マス部とプーリ部に設けた突起とラジアルベアリングにより、捩り方向の力の伝達機能を損なうことなく軸方向にのみ摺動することが可能となる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１ないし図４は、本発明の第一実施例に係るトーショナルダンパを示している。

図１および図２に示すように、回転軸（図示せず）に固定されるハブ１の外周側にゴム状弾性体２を介して振動リング３が連結され、この振動リング３の外周面に、無端ベルト（図示せず）を巻架するための断面Ｖ字形の溝部５が設けられている。溝部５としては、Ｖ溝を複数備えるポリＶ溝が描かれているが、Ｖ溝を１つのみ備えるモノＶ溝であっても良い。

振動リング３は、ハブ１およびゴム状弾性体２の外周側に配置されたマス（狭義の振動リングとも称する）３１と、その更に外周側に配置されたプーリ４１とよりなる金属材質のリング２つの組み合わせによって形成され、プーリ４１の外周面に前記溝部５が設けられ、また、プーリ４１はマス３１に対して供回り（同時回転）するとともに所定幅に亙って軸方向変位可能に組み付けられている。

マス３１に対するプーリ４１の供回りおよび軸方向変位は、以下の構造による。

すなわち、図３に示すようにマス３１の外周面に円周上一部の凹部３２が設けられるとともにこれに対応して図４に示すようにプーリ４１の内周面に同じく円周上一部の凸部４２が設けられ、この凹部３２および凸部４２が係合することによってプーリ４１がマス３１に対して供回りするとともに所定幅に亙って軸方向変位可能に組み付けられている。係合は、円周方向については、あそびが設定されておらず、軸方向については、あそびが設定されている。凹部３２および凸部４２は複数が等配状に設けられている（図では１２等配が想定されている）。

また、凹部３２は、金属材質のマス３１の外周面に設けた凹み３３に嵌め込まれたピース状を呈する樹脂材質のホルダ３４に予め設けられた凹部によって形成され、一方、凸部４２は、金属材質のプーリ４１を板金プレス加工することによってプーリ内周面からＶ字状に突出する凸部によって形成されている。

尚、プーリ４１は、板金を断面横Ｕ字形に折り返して内周筒部４３および外周筒部４４を互いに接触するかたちにて一体に有するものであって、内周筒部４３に前記プレス加工により前記凸部４２が設けられるとともに外周筒部４４に前記溝部５が設けられている。

上記構成のトーショナルダンパは、ハブ１をもって回転軸に固定され、回転軸に生起する捩り振動を吸収減衰するとともに、溝部５に無端ベルトを巻架し、回転軸から各種の補機などへ回転トルクを伝達するものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち先ず、振動リング３が内周側のマス３１および外周側のプーリ４１よりなるリング２つの組み合わせによって形成されるとともにマス３１に対してプーリ４１が供回りするとともに軸方向変位可能に組み付けられているために、上記図９のようにプーリ４１および無端ベルト間にミスアライメントが存在すると、プーリ４１が無端ベルトの張力によって引っ張られるかたちにてマス３１に対して軸方向変位し、これによりミスアライメントが吸収される。したがって従来のように溝部位置公差を厳しく管理しなくてもミスアライメントを低減させることができ、もってベルト鳴き現象が発生するのを抑制することができる。

また、凹部３２および凸部４２の係合について、凹部３２は樹脂材質のホルダ３４によって形成され、この凹部３２に対して金属材質の凸部４２が軸方向変位可能に組み付けられている。したがって樹脂と金属とが摺接もしくは衝接する構造であるために、メタルタッチによる異音の発生を抑制することができる。

また、凸部４２がプレス加工によってプーリ内周面からＶ字状に突出する凸部として形成されているために、マス３１に対してプーリ４１が軸方向変位したとき、このＶ字状の凸部４２は、そのＶ字の一方の斜面が凹部３２の肩部に乗り上げるようにして軸方向変位し、あるいはＶ字の一方の斜面が凹部３２の肩部に押し付けられて弾性変形しながら軸方向変位し、このとき、凸部４２を初動位置へ復帰される方向に弾性復帰力が作用することがある。したがってこのように弾性復帰力が作用する場合には、自動で凸部４２すなわちプーリ４１を初動位置へ復帰動させることができる。ホルダ３４における凹部３２の開口周縁部には、凸部４２を軸方向変位しやすくするため、或いは凸部４２を復帰動しやすくするために、面取り状の斜面を設けるようにしても良い。

第二実施例・・・
図５ないし図７は、本発明の第二実施例に係るトーショナルダンパを示している。

図５に示すように、回転軸（図示せず）に固定されるハブ１の外周側にゴム状弾性体２を介して振動リング３が連結され、この振動リング３の外周面に、無端ベルト（図示せず）を巻架するための断面Ｖ字形の溝部５が設けられている。溝部５としては、Ｖ溝を複数備えるポリＶ溝が描かれているが、Ｖ溝を１つのみ備えるモノＶ溝であっても良い。

振動リング３は、ハブ１およびゴム状弾性体２の外周側に配置されたマス（狭義の振動リングとも称する）３１と、その更に外周側に配置されたプーリ４１とよりなる金属材質のリング２つの組み合わせによって形成され、プーリ４１の外周面に前記溝部５が設けられ、また、プーリ４１はマス３１に対して供回り（同時回転）するとともに所定幅に亙って軸方向変位可能に組み付けられている。

また、マス３１とプーリ４１の間に、所定の樹脂材質よりなるラジアルベアリング６が介装されている。

また、マス３１の軸方向一方の端部外周に外向きフランジ部３５が設けられるとともにマス３１の軸方向他方の端部外周にストッパ７が設けられ（フランジ部３５は一体成形による、ストッパ７は嵌合による）、このフランジ部３５とプーリ４１の間およびストッパ７とプーリ４１の間にそれぞれ、軸方向変位したプーリ４１を軸方向初動位置に復帰させるためのコイルスプリングよりなる復帰スプリング８が設けられている。

マス３１に対するプーリ４１の供回りおよび軸方向変位は、以下の構造による。

すなわち、図７に示すようにマス３１の外周面に円周上１箇所の突起（外向き突起）３６が設けられるとともに１８０度変位してプーリ４１の内周面にも円周上１箇所の突起（内向き突起）４５が設けられ、これらの突起３６，４５がそれぞれラジアルベアリング６に係合することによってプーリ４１がマス３１に対して供回りするとともに所定幅に亙って軸方向変位可能に組み付けられている。したがってラジアルベアリング６は円周上２分割されているが、２分割する代わりとして、環状のラジアルベアリング６の外周面に各突起３６，４５に対応する軸方向に延びる溝状の凹部を設けるようにしても良い。いずれにしても係合は、円周方向について、あそびが設定されておらず、軸方向について、あそびが設定されている。

尚、プーリ４１は、その内周にラジアルベアリング６、フランジ部３５、ストッパ７および軸方向一対のスプリング８を配置する都合上、溝部５を設けた軸方向中央のプーリ本体部４６の軸方向両端にそれぞれ比較的内径寸法の大きな庇状の筒状部４７が一体成形された形状とされており、軸方向中央のプーリ本体部４６の内周側にラジアルベアリング６が配置され、軸方向一方の筒状部４７の内周側にフランジ部３５および一方のスプリング８が配置され、軸方向他方の筒状部４７の内周側にストッパ７および他方のスプリング８が配置されている。したがって各スプリング８はプーリ本体部４６を押圧することになる。

上記構成のトーショナルダンパは、ハブ１をもって回転軸に固定され、回転軸に生起する捩り振動を吸収減衰するとともに、溝部５に無端ベルトを巻架し、回転軸から各種の補機などへ回転トルクを伝達するものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち先ず、振動リング３が内周側のマス３１および外周側のプーリ４１よりなるリング２つの組み合わせによって形成されるとともにマス３１に対してプーリ４１が供回りするとともに軸方向変位可能に組み付けられているために、上記図９のようにプーリ４１および無端ベルト間にミスアライメントが存在すると、プーリ４１が無端ベルトの張力によって引っ張られるかたちにてマス３１に対して軸方向変位し、これによりミスアライメントが吸収される。したがって従来のように溝部位置公差を厳しく管理しなくてもミスアライメントを低減させることができ、もってベルト鳴き現象が発生するのを抑制することができる。

また、マス３１およびプーリ４１間にラジアルベアリング６が介装されているために、マス３１およびプーリ４１間の径方向ガタの発生を抑制することができる。

また、軸方向変位したプーリ４１を初動位置に復帰させるための復帰スプリング８が設けられているために、自動でプーリ４１を初動位置へ復帰動させることができる。尚、スプリング８には予圧縮を設定しておくことが好ましく、これにより各部品の軸方向ガタを抑制することができる。

また、マス３１およびプーリ４１間にラジアルベアリング６が介装されていてマス３１およびプーリ４１が直接接触しないために、メタルタッチによる異音の発生を抑制することができる。

１ ハブ
２ ゴム状弾性体
３ 振動リング
５ 溝部
６ ラジアルベアリング
７ ストッパ
８ 復帰スプリング
３１ マス
３２ 凹部
３３ 凹み
３４ ホルダ
３５ フランジ部
３６，４５ 突起
４１ プーリ
４２ 凸部
４３ 内周筒部
４４ 外周筒部
４６ プーリ本体部
４７ 筒状部

Claims (5)

1. ハブの外周側にゴム状弾性体を介して振動リングを連結するとともに前記振動リングの外周面に無端ベルトを巻架するための溝部を設けたトーショナルダンパにおいて、
   前記振動リングを内周側のマスおよび外周側のプーリよりなるリング２つの組み合わせによって形成し、前記マスに対して前記プーリを供回りするとともに軸方向変位可能に組み付け、前記マスに対して前記プーリが前記軸方向変位することによって前記プーリおよび無端ベルト間のミスアライメントを吸収可能とされていることを特徴とするトーショナルダンパ。
2. 請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、
   前記マスの外周面に設けた円周上一部の凹部に対して前記プーリの内周面に設けた凸部が係合することによって前記マスに対する前記プーリの供回りおよび軸方向変位が設定されていることを特徴とするトーショナルダンパ。
3. 請求項２記載のトーショナルダンパにおいて、
   前記凹部は、金属材質のマスの外周面に設けた凹みに嵌め込まれた樹脂材質のホルダに予め設けられた凹部によって形成され、一方、前記凸部は、金属材質のプーリをプレス加工することによってプーリ内周面から突出する凸部によって形成されていることを特徴とするトーショナルダンパ。
4. 請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、
   前記マスおよびプーリ間にラジアルベアリングが介装され、前記マスの外周面に設けた突起および前記プーリの内周面に設けた突起がそれぞれ前記ラジアルベアリングに係合することによって前記マスに対する前記プーリの供回りおよび軸方向変位が設定されていることを特徴とするトーショナルダンパ。
5. 請求項４記載のトーショナルダンパにおいて、
   前記軸方向変位した前記プーリを軸方向初動位置に復帰させる復帰スプリングが設けられていることを特徴とするトーショナルダンパ。

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