JP2012241822A - Dynamic damper for hollow shaft - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車のプロペラシャフト等、中空軸の内周空間に取り付けられて、この中空軸に発生する振動や騒音を抑制するダイナミックダンパに関する。 The present invention relates to a dynamic damper that is attached to an inner circumferential space of a hollow shaft, such as a propeller shaft of an automobile, and suppresses vibration and noise generated in the hollow shaft.
自動車のエンジンからトランスミッションを介して出力される駆動力を後輪に伝達するプロペラシャフトの内周空間に取り付けられて、このプロペラシャフトに発生する振動や騒音を抑制するダイナミックダンパの典型的な従来技術が、下記の特許文献1〜4に開示されている。 Typical conventional technology of a dynamic damper that is installed in the inner space of the propeller shaft that transmits the driving force output from the engine of the automobile via the transmission to the rear wheels and suppresses vibration and noise generated in the propeller shaft Are disclosed in Patent Documents 1 to 4 below.
このうち特許文献1に開示されたダイナミックダンパは、図9に示すように、プロペラシャフト100の内周に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弾性層104を介して圧入されるアウターリング101と、その内周に配置した金属製の質量体102との間に、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弾性体103を介在させ、この弾性体103に円周方向等間隔で形成した複数の弾性支持部103aによって、アウターリング101に質量体102を弾性的に連結したものである。この構成によれば、アウターリング101に質量体102を弾性的に支持する弾性体103の弾性支持部103aが軸直角方向の入力振動に対して圧縮ばねとなるため、低周波領域での動的吸振特性を確保するために弾性支持部103aのばね定数を低くするには、弾性支持部103aのボリュームを小さくする必要があり、このため弾性支持部103aの耐久性が低下して破断しやすくなることが懸念される。
Among them, the dynamic damper disclosed in Patent Document 1 is an outer press-fitted into the inner periphery of the
これに対し、特許文献2に開示されたダイナミックダンパは、図10に示すように、プロペラシャフト200の内周に遊挿される金属製の質量体202の軸方向両側に、プロペラシャフト200の内周面に圧接される筒状の弾性体201を一体成形したものであって、弾性体201が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるため、ばね定数を低くして、低周波領域での優れた動的吸振特性を確保することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the dynamic damper disclosed in
また、特許文献3に開示されたダイナミックダンパは、図11に示すように、プロペラシャフト300の内周に遊挿される金属製の質量体302の軸方向両側に、固定金具303の圧入によってプロペラシャフト300の内周面に圧接される筒状の弾性体301を一体成形したもので、図10に示すダイナミックダンパと同様、弾性体301が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるものである。
In addition, as shown in FIG. 11, the dynamic damper disclosed in Patent Document 3 includes a propeller shaft that is press-fitted with
さらに、特許文献4に開示されたダイナミックダンパも同様であって、図12に示すように、プロペラシャフト400の内周に遊挿される金属製の質量体402の軸方向両側に、プロペラシャフト400の内周面に圧接される環状の弾性体401を一体成形したものであり、弾性体401が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるものである。
Further, the dynamic damper disclosed in Patent Document 4 is the same, and as shown in FIG. 12, the
しかしながら、図10〜図12(特許文献2〜4)のダイナミックダンパは、いずれも弾性体が軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるため、ボリュームを大きくしても低周波領域での優れた動的吸振特性を確保することができ、したがって耐久性を向上させることができると共に、加硫成形後の金型からの離型性の点でも有利であるが、質量体の軸方向両側に弾性体を一体成形した構造であるため、ダイナミックダンパ全体としての軸方向サイズが長くなって、金型構造が複雑になり、生産性が制約されやすい。
However, in any of the dynamic dampers shown in FIGS. 10 to 12 (
また、ダイナミックダンパの共振周波数による動的吸振特性のチューニングのために、弾性体の剛性(ばね定数)の変更及び質量体の重量(形状)の変更を行う場合、質量体の大きさや形状の変更の都度、質量体への弾性体の一体成形用金型を製作する必要があり、すなわち金型の汎用性が乏しく、したがってコストが高くなる問題があった。 Also, when changing the stiffness (spring constant) of the elastic body and the weight (shape) of the mass body in order to tune the dynamic vibration absorption characteristics by the resonance frequency of the dynamic damper, the size and shape of the mass body are changed. In each case, it is necessary to manufacture a mold for integrally molding an elastic body to a mass body, that is, there is a problem that the versatility of the mold is poor and therefore the cost is increased.
本発明は、以上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、低周波領域での優れた動的吸振特性を確保することができ、しかも動的吸振特性のチューニングにおいて弾性体の汎用性を向上させることの可能なダイナミックダンパを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is to ensure excellent dynamic vibration absorption characteristics in a low frequency region and to tune dynamic vibration absorption characteristics. An object of the present invention is to provide a dynamic damper capable of improving the versatility of an elastic body.
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、請求項1の発明に係る中空軸用ダイナミックダンパは、振動低減対象の中空軸の内周に遊挿される質量体と、この質量体の軸方向両側に配置されると共に外径部が前記中空軸の内周面に嵌着されるゴム状弾性材料からなる一対の弾性体と、前記質量体の内周に挿入されて前記弾性体の軸方向一端を前記質量体に結合する挿入部材とを備えるものである。なお、ここでいうゴム状弾性材料は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料のことである。 As a means for effectively solving the technical problem described above, a hollow shaft dynamic damper according to the invention of claim 1 includes a mass body loosely inserted on an inner periphery of a hollow shaft to be reduced in vibration, A pair of elastic bodies made of a rubber-like elastic material that is arranged on both sides in the axial direction and whose outer diameter portion is fitted to the inner peripheral surface of the hollow shaft, and inserted into the inner periphery of the mass body, And an insertion member for coupling one end in the axial direction to the mass body. The rubber-like elastic material here is a rubber material or a synthetic resin material having rubber-like elasticity.
上記構成のダイナミックダンパは、質量体と別個に成形された一対の弾性体を、挿入部材を介して質量体の軸方向両側に結合することによって、容易に組み立てることができる。そして、弾性体は、軸方向一端が質量体に結合されると共に外径部が中空軸の内周面に嵌着されることによって、軸直角方向の入力振動に対して剪断ばねとなるので、ばね定数を低く設定することができる。このため低周波領域での優れた動的吸振特性が確保され、しかも、質量体を圧縮方向へ支持する場合のようにばね定数を低くするために弾性体のボリュームを小さくする必要がないので、弾性体の耐久性を向上させることができる。 The dynamic damper having the above-described configuration can be easily assembled by coupling a pair of elastic bodies formed separately from the mass body to both sides in the axial direction of the mass body via insertion members. And, since the elastic body is coupled to the mass body at one end in the axial direction and the outer diameter portion is fitted to the inner peripheral surface of the hollow shaft, it becomes a shear spring against the input vibration in the direction perpendicular to the axis. The spring constant can be set low. For this reason, excellent dynamic vibration absorption characteristics in the low frequency region are secured, and it is not necessary to reduce the volume of the elastic body in order to lower the spring constant as in the case of supporting the mass body in the compression direction. The durability of the elastic body can be improved.
また、弾性体が質量体と別個に成形されることに加え、質量体と弾性体を結合する挿入部材も、弾性体をばねとするばね−質量系における質量の一部として機能するので、動的吸振特性(ダイナミックダンパの共振周波数)のチューニングにおいて、質量体の大きさや形状の変更の都度、質量体への弾性体の一体成形用金型を製作する必要がなく、弾性体の汎用性、ひいてはこの弾性体を成形する金型の汎用性を向上させることができる。 In addition to the elastic body being molded separately from the mass body, the insertion member that couples the mass body and the elastic body also functions as part of the mass in the spring-mass system using the elastic body as a spring. When tuning the dynamic vibration absorption characteristics (resonance frequency of the dynamic damper), it is not necessary to manufacture a mold for integrally molding the elastic body to the mass body every time the size or shape of the mass body is changed. As a result, the versatility of the metal mold | die which shape | molds this elastic body can be improved.
請求項2の発明に係る中空軸用ダイナミックダンパは、請求項1に記載された構成において、弾性体が挿入部材に一体に加硫接着されたことを特徴とするものである。
The dynamic damper for a hollow shaft according to the invention of
上記構成によれば、予め弾性体と挿入部材が加硫接着により一体化されていることによって、組み立ての際には弾性体と一体の挿入部材を質量体に結合するだけで良いので、組み立てが容易になる。また、挿入部材は質量体に比較して十分に小さなもので良いため、弾性体を挿入部材と一体に成形する金型の大型化を来たさないようにすることができる。 According to the above configuration, since the elastic body and the insertion member are integrated by vulcanization adhesion in advance, it is only necessary to couple the insertion member integral with the elastic body to the mass body at the time of assembly. It becomes easy. Further, since the insertion member may be sufficiently smaller than the mass body, it is possible to prevent an increase in the size of the mold for integrally molding the elastic body with the insertion member.
請求項3の発明に係る中空軸用ダイナミックダンパは、請求項1又は2に記載された構成において、質量体、弾性体及び挿入部材が筒状又は環状であることを特徴とするものである。 A dynamic damper for a hollow shaft according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the configuration described in the first or second aspect, the mass body, the elastic body and the insertion member are cylindrical or annular.
上記構成によれば、中空軸の内周空間へ洗浄液などが侵入しても、筒状又は環状をなす質量体、弾性体及び挿入部材の内周を通じて容易に排出されるため、中空軸の内周空間に洗浄液などが残留するのを防止することができる。 According to the above configuration, even if cleaning liquid or the like enters the inner circumferential space of the hollow shaft, it is easily discharged through the inner circumference of the cylindrical or annular mass body, the elastic body, and the insertion member. It is possible to prevent the cleaning liquid and the like from remaining in the peripheral space.
本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパによれば、低周波領域での優れた動的吸振特性を確保することができ、しかも動的吸振特性のチューニングは、弾性体とは別に質量体や挿入部材の大きさや形状等の変更によって行うことができるので、弾性体を成形する金型の汎用性を向上させることができ、さらには、質量体にゴム状弾性材料からなる弾性体が一体に加硫接着されたものではないため、廃却後に質量体を容易に資源リサイクルすることができる。 According to the dynamic damper for a hollow shaft according to the present invention, excellent dynamic vibration absorption characteristics in a low frequency region can be secured, and the dynamic vibration absorption characteristics can be tuned separately from an elastic body by a mass body or an insertion member. Therefore, the versatility of the mold for molding the elastic body can be improved, and the elastic body made of a rubber-like elastic material is integrally vulcanized in the mass body. Since it is not bonded, the mass body can be easily recycled after it is discarded.
以下、本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。まず図1〜図3は、第一の実施の形態を示すものである。 Hereinafter, preferred embodiments of a dynamic damper for a hollow shaft according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment.
図1において、参照符号1はダイナミックダンパ、2は自動車のプロペラシャフトである。プロペラシャフト2は、請求項1に記載された中空軸に相当するものであって、すなわち中空円筒状であり、ダイナミックダンパ1はプロペラシャフト2の内周空間に取り付けられるものである。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a dynamic damper, and 2 is a propeller shaft of an automobile. The
ダイナミックダンパ1は、振動低減対象のプロペラシャフト2の内周に遊挿される質量体11と、この質量体11の軸方向両側に配置されると共に外径部12aがプロペラシャフト2の内周面2aに嵌着されるゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)からなる一対の弾性体12と、この弾性体12の内周に一体的に設けられると共に前記質量体11の内周に挿入されて弾性体12の軸方向一端を前記質量体11に結合する一対の挿入部材13とを備える。
The dynamic damper 1 includes a
質量体11は例えば金属製の比較的厚肉の円筒体からなるものであって、所要の軸方向長さを有し、外周面はプロペラシャフト2の内周面2aよりも小径に形成されている。また、この質量体11の軸方向両端内周縁には面取り11aが形成されている。
The
弾性体12は環状をなすものであって、外径部12aが質量体11の外径より大径に形成されると共に、プロペラシャフト2の内周面2aに対して適当な締め代をもっている。また、この弾性体12の軸方向一端は、挿入部材13の外周面に一体的に加硫接着されており、この接着部12bには、質量体11の内周面11bに対して適当な締め代をもつ円筒状の弾性膜部12cが延在されている。そして、前記接着部12bと外径部12aの間は、プロペラシャフト2と質量体11の軸直角方向の相対変位に伴って主に剪断変形を受けるばね部12dとなっている。また、外径部12aは複数の凹部12eによって円周方向に分割されている。
The
挿入部材13は、金属製の円筒体からなるものであって、その外周面は質量体11の内周面11bよりも小径である。そして図2に示すように、弾性体12と挿入部材13からなる一体成形物は、不図示の加硫成形用金型内に、挿入部材13を位置決めセットし、この挿入部材13の外周側からその軸方向一側の外周側へかけて前記金型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、弾性体12の加硫成形と同時に挿入部材13の外周面に加硫接着したものである。
The
すなわちこのダイナミックダンパ1は、図2に示すように、質量体11の内周へ、その軸方向両側から、弾性体12と挿入部材13の一体成形物における挿入部材13を挿入し、この挿入部材13の外周面に加硫接着された弾性体12の弾性膜部12cを質量体11の内周面11bへ圧入嵌着することによって、図3に示すように組み立てられるものである。このとき、質量体11の軸方向両端内周縁には面取り11aが形成されているため、弾性体12の弾性膜部12cが質量体11への圧入過程で損傷するのを防止することができる。そして前記弾性膜部12cは、挿入部材13の外周面と質量体11の内周面11bの間で径方向に圧縮され、質量体11の内周面11bに対する顕著な嵌着力を補償されるため、質量体11とその軸方向両側の弾性体12は互いにしっかり結合される。
That is, as shown in FIG. 2, the dynamic damper 1 inserts the
ダイナミックダンパ1は、弾性体12(ばね部12d)をばねとし、質量体11及び挿入部材13を質量とするばね−質量系を構成するものであって、その径方向共振周波数は、質量体11と一対の挿入部材13の質量の和と、弾性体12のばね部12dの径方向剪断ばね定数によって、プロペラシャフト2に生じる振動の振幅が最も増大する周波数帯域にチューニングされている。すなわち挿入部材13は、弾性体12の弾性膜部12cへの嵌着力補償手段としてのほか、前記ばね−質量系における質量の一部としても機能するものである。
The dynamic damper 1 constitutes a spring-mass system in which the elastic body 12 (
以上のように構成されたダイナミックダンパ1は、図1に示すように、質量体11の軸方向両側の弾性体12における外径部12aを、プロペラシャフト2の内周面2aにおける所定の位置へ圧入嵌着することによって取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the dynamic damper 1 configured as described above moves the
ここで、ダイナミックダンパ1は、環状である弾性体12と円筒状である挿入部材13及び質量体11からなるものであるため、ダイナミックダンパ1をプロペラシャフト2の内周に取り付けた後でプロペラシャフト2の洗浄を行った場合、洗浄過程でダイナミックダンパ1の内部空間に入り込んだ洗浄液は、ダイナミックダンパ1の内周を通じて容易に排出される。あるいは前記洗浄液の一部は、弾性体12の外径部12aに形成された凹部12eを通じても排出される。このため、プロペラシャフト2の内周空間に洗浄液が残留するのを防止することができる。
Here, since the dynamic damper 1 includes the annular
次に図1に示す装着状態において、プロペラシャフト2の回転に伴い軸直角方向への振動が発生すると、弾性体12(ばね部12d)をばねとし、質量体11及び挿入部材13を質量とするばね−質量系(ダイナミックダンパ1)の共振周波数は、プロペラシャフト2の振動の振幅が最も増大する周波数帯域にチューニングされているので、このような周波数帯域でダイナミックダンパ1が共振し、その振動波形の位相が入力振動と逆位相となる動的吸振作用によって、入力振動の振幅のピークを低減し、プロペラシャフト2の振動及び騒音を有効に低減することができる。
Next, in the mounted state shown in FIG. 1, when vibration in the direction perpendicular to the axis is generated as the
そしてこのダイナミックダンパ1によれば、軸直角方向の入力振動に対して、弾性体12のばね部12dが主に剪断変形を受けるので、径方向ばね定数を低くして、低周波領域での優れた動的吸振特性を確保することができる。
According to the dynamic damper 1, since the
また、質量体11に対して、弾性体12と挿入部材13との一体成形物を別部材としたため、例えば振動低減対象のプロペラシャフト2の仕様変更等に対して、ダイナミックダンパ1の動的吸振特性を対応させる場合は、例えば弾性体12と挿入部材13の一体成形物の仕様は変更せずに、質量体11の長さの変更等によって質量のみを変更することでばね−質量系の共振周波数をチューニングすることができる。このため質量体11の大きさや形状の変更の都度、弾性体12と挿入部材13の一体成形用金型を製作する必要はなく、チューニングに要するコストを低減することができる。
Further, since the integrally molded product of the
しかも、質量体11にはゴム状弾性材料からなる弾性体12が加硫接着されていないので、廃却後には、質量体11を容易に資源リサイクルすることができる。
Moreover, since the
次に図4及び図5は、本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパの第二の実施の形態を示すものである。 Next, FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the dynamic damper for a hollow shaft according to the present invention.
この形態によるダイナミックダンパ1において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、弾性体12に挿入部材13の外周面を覆う弾性膜部12cが形成されておらず、質量体11の内周面11bに、挿入部材13の外周面が金属嵌合される点にある。その他の部分は、基本的に第一の実施の形態と同様である。
In the dynamic damper 1 according to this embodiment, the difference from the first embodiment described above is that the
すなわちこの第二の実施の形態は、弾性体12と挿入部材13からなる一体成形物を製作し、図5に示すように、質量体11の軸方向両側から、前記一体成形物の挿入部材13を質量体11の内周へ圧入して金属嵌合することによって組み立てられるもので、第一の実施の形態と同様の効果を実現することができる。
That is, in the second embodiment, an integrally molded product including the
さらに図6〜図8は、本発明に係る中空軸用ダイナミックダンパの第三の実施の形態を示すものである。 Further, FIGS. 6 to 8 show a third embodiment of the hollow shaft dynamic damper according to the present invention.
この形態によるダイナミックダンパ1において、上述した第一及び第二の実施の形態と異なるところは、弾性体12と挿入部材13が加硫接着されておらず、挿入部材13が弾性体12における弾性膜部12cの内周面に圧入される点にある。その他の部分は、基本的に第一の実施の形態と同様である。
The dynamic damper 1 according to this embodiment is different from the first and second embodiments described above in that the
すなわちこのダイナミックダンパ1は、図7に示すように、質量体11の軸方向端部内周面11bへ、軸方向両側から弾性体12の弾性膜部12cを挿入し、その後、挿入部材13を、前記弾性膜部12cの内周へ圧入することによって、図6に示すように組み立てられるものである。そして前記弾性膜部12cは、挿入部材13の圧入によって、質量体11の内周面11bの間で径方向に圧縮され、質量体11の内周面11bに対する顕著な嵌着力を補償されるため、質量体11とその軸方向両側の弾性体12は互いにしっかり結合される。
That is, as shown in FIG. 7, the dynamic damper 1 inserts the
また、先に弾性体12の弾性膜部12cの内周へ挿入部材13を挿入して仮組みしてから、質量体11の軸方向端部内周面11bへ、弾性膜部12cと挿入部材13を同時に圧入することによって組み立てることもできる。
The
この第三の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様の効果が実現されるのに加え、弾性体12と挿入部材13が別体であるため、質量の変更による共振周波数のチューニングを、質量体11の長さや肉厚の変更によって行っても良いし、質量体11の長さや肉厚は変更せずに挿入部材13の長さや肉厚を変更することでチューニングすることも容易であるため、チューニングにおける自由度を向上させることができる。
According to the third embodiment, in addition to realizing the same effect as the first embodiment, since the
しかも、質量体11及び挿入部材13にはゴム状弾性材料からなる弾性体12が加硫接着されていないので、廃却後には、質量体11ばかりでなく挿入部材13も容易に資源リサイクルすることができる。
Moreover, since the
1 ダイナミックダンパ
11 質量体
12 弾性体
12a 外径部
12b 接着部
12c 弾性膜部
12d ばね部
12e 凹部
13 挿入部材
2 プロペラシャフト(中空軸)
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