JP2014047887A - トーショナルダンパプーリ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させ、容易に振動抑制性能を回復可能なトーショナルダンパプーリを提供する。
【解決手段】回転軸に固定されるボス部と、エンジンの補機に動力を伝達するベルトが掛け回されるリム部１１とを備え、リム部１１は、ボス部に固定された内側リム部２０と、内側リム部２０と径方向外方に離間して同心上に配置されベルトが掛け回される外側リム部２１と、内側リム部２０と外側リム部２１との間に速度変動を抑制しつつ回転駆動力を伝達するばね部材３０が介装されて構成されたトーショナルダンパプーリであって、内側リム部２０及び外側リム部２１は、周方向に間隔をおいて互い違いに配置される複数個の内歯２５及び外歯２６を有し、ばね部材３０は、ばね鋼材により径方向断面が波形で筒状に形成され、内側リム部２０の内歯２５と外側リム部２１の外歯２６との間に挿入して配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転軸の捩れ振動を低減させるトーショナルダンパプーリの構造に関する。

エンジンのクランクシャフトに設けられ、エンジン補機に対する動力伝達用のベルトが掛け回されるプーリにトーショナルダンパ機能を備えたものが知られている。
当該トーショナルダンパ機能を有するトーショナルダンパプーリは、クランクシャフトに固定されるボス部を含む内周部と外周部とに分割された構造となっており、同心上に配置された内周部と外周部との間に円環形状のゴムを挟んで固着して形成されている。そして、ゴムの硬さや大きさ等を適宜設定することで、クランクシャフトの捻り振動を抑制させることが可能となっている（特許文献１）。

特開２００７−６４４６７号公報

上記特許文献１のように、ゴムによりクランクシャフトの捻り振動を抑制させる構造のトーショナルダンパプーリでは、エンジンから発生する熱や繰り返して剪断力を受けることでゴムが劣化し、捻り振動の抑制作用が低下する虞がある。
また、このようにゴムが劣化した場合に、捻り振動の抑制性能を回復させるためにゴムを交換する必要がある。しかしながら、通常、ゴムと内周部及び外周部とが夫々接着剤で接着して固定されているので、ゴムを交換しようとするとトーショナルダンパプーリ全体を交換しなければならず、部品コスト及び交換作業の工数の増加を招くといった問題点がある。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、耐久性を向上させるとともに、容易に振動低減性能を回復可能なトーショナルダンパプーリを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１のトーショナルダンパプーリは、回転軸に固定されるボス部と、動力伝達用のベルトが掛け回されるリム部とを備え、リム部は、ボス部に固定された内周部と、内周部と径方向外方に離間して同心上に配置されベルトが掛け回される外周部とに分割され、内周部と外周部との間に速度変動を抑制しつつ回転駆動力を伝達する弾性体が介装されて構成されたトーショナルダンパプーリであって、内周部及び外周部は、周方向に間隔をおいて互い違いに配置される複数の凸部を有し、弾性体は、ばね鋼材により径方向断面が波形で筒状に形成され、内周部の凸部と外周部の凸部との間に挿入して配置されることを特徴とする。

また、請求項２のトーショナルダンパプーリは、請求項１において、内周部の凸部及び外周部の凸部は、平歯車であり、かつ互いに噛み合い可能に突出高さが設定されていることを特徴とする。
また、請求項３のトーショナルダンパプーリは、請求項１または２において、回転軸は、エンジンのクランクシャフトであり、ベルトは、エンジンの補機に動力を伝達させるベルトであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、リム部が内周部と外周部とに分割されており、内周部及び外周部との間には、速度変動を抑制しつつ回転駆動力を伝達する弾性体が介装されているので、外周部の質量やベルトによって動力が伝達される機器のフリクションによって、回転軸の捻り振動を低減させることができる。
そして、弾性体は、ばね鋼材により径方向断面が波形で筒状に形成された部材であって、内周部の凸部と外周部の凸部との間に挿入されて配置されるので、ゴムと比較して耐久性を大幅に向上させるとともに、弾性体をリム部から容易に着脱することが可能となる。

したがって、経年変化等により弾性体における速度変動の抑制性能が低下した場合に、弾性体を容易に交換して、部品コスト及び作業工数を抑えつつ捻り振動の抑制性能を回復させることができる。
請求項２の発明によれば、内周部の凸部及び外周部の凸部は平歯車であり、互いに噛み合い可能に凸部の突出高さが設定されているので、弾性体がリム部から離脱したとしても、内周部と外周部との間での動力の伝達が可能であり、外周部に掛け廻されるベルトによって駆動される機器の駆動を確保することができる。

請求項３の発明によれば、弾性体が備えられたトーショナルダンパプーリを用いることで、外周部の質量やエンジンの補機のフリクションの作用により、エンジンのクランクシャフトの捻り振動を低減させることができるとともに、エンジンの熱に対するトーショナルダンパプーリの耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンにおけるトーショナルダンパプーリの取付位置を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパプーリの構造を示す正面図である。 図１に示すトーショナルダンパプーリのばね部材取り付け部の構造を示す部分拡大図である。 図２に示すトーショナルダンパプーリのばね部材取り付け部の縦断面図である。 他の実施形態のトーショナルダンパプーリのばね部材取り付け部の構造を示す部分拡大図である。

以下、本発明のトーショナルダンパプーリの実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン１におけるトーショナルダンパプーリ２の取付位置を示す側面図である。
図１に示すように、本実施形態のトーショナルダンパプーリ２は、エンジン１のクランクシャフト３の一端に固定され、オルタネータやウォータポンプ等の補機４を駆動させるためのベルト５が掛け回されている。

図２は、本実施形態のトーショナルダンパプーリ１の構造を示す正面図である。図３は、図２に示すトーショナルダンパプーリ１のばね部材取り付け部の構造を示す部分拡大図である。図４は、図３に示すトーショナルダンパプーリ１のばね部材取り付け部の縦断面図である。
図２に示すように、トーショナルダンパプーリ１は、円板形状に形成されており、中心部のボス部１０と、外周部のリム部１１とを有している。ボス部１０とリム部１１とは、円環板形状の接続部１２によって接続されている。接続部１２は、リム部１１よりも軸方向の厚さが薄く、かつ周方向に等間隔で同形状の穴１３が４箇所設けられている。

ボス部１０は、円筒状に形成され、クランクシャフト３の一端部が挿入されて固定される。
リム部１１の外周面には、補機駆動用のベルト５を掛け廻すベルト溝１４が設けられている。
更に、リム部１１は、円環形状の内側リム部２０（内周部）及び外側リム部２１（外周部）の２つに分割されている。内側リム部２０と外側リム部２１とは同心上に配置されており、内側リム部２０と外側リム部２１との間には、後述するばね部材３０（弾性体）が介装されている。

図３、４に示すように、内側リム部２０の外周面２３と外側リム部２１の内周面２４とは相対して配置され径方向に離間している。
内側リム部２０の外周面２３には、内側リム部２０と外側リム部２１との間の空間内を径方向外方に向かって突出する内歯２５（凸部）が設けられている。内歯２５は、平歯車の歯の形状となっており、外周面２３の全周に亘って周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。

また、外側リム部２１の内周面２４には、内歯２５と同様の形状をした外歯２６（凸部）が設けられている。外歯２６は、内側リム部２０と外側リム部２１との間の空間内を径方向内方に向かって突出し、内周面２４の全周に亘って周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。
内側リム部２０に設けられた内歯２５の先端と、外側リム部２１の内周面２４との間に数ｍｍ程度の隙間が設けられるように、内歯２５の突出高さが設定されている。また、外側リム部２１に設けられた外歯２６の先端と、内側リム部２０の外周面２３との間も同一に数ｍｍ程度の隙間が設けられるように、外歯２６の突出高さが設定されている。

また、内歯２５と外歯２６とは、１つずつ互い違いに周方向に並べて配置されている。更に、各内歯２５と隣合う外歯２６との間には、上記内歯２５の先端と外側リム部２１の内周面２４との間の隙間よりも大きな隙間が周方向に設けられるように、内歯２５及び外歯２６のピッチ及び歯厚が設定されている。
また、内歯２５の先端の径方向位置は外歯２６の径方向位置より外方に位置しており、内歯２５と外歯２６とが噛み合うように、夫々の突出高さが設定されている。

内側リム部２０と外側リム部２１との間の空間には、複数の内歯２５及び外歯２６との間を全周に亘って波形状に屈曲した筒状のばね部材３０が収納されている。ばね部材３０は、円弧部３０ａと斜辺部３０ｂとを組み合わせて波形状に形成されている。
ばね部材３０は、ばね鋼材により形成され、内歯２５の先端と外側リム部２１の内周面２４との間、及び外歯２６の先端と内側リム部２０の外周面２３との間の隙間にスムーズかつ略隙間なく挿入可能であり、また各歯２５、２６の先端部の側面に接するように板厚及び屈曲径が設定されている。

よって、内側リム部２０と外側リム部２１とは、内歯２５と外歯２６との間の隙間の範囲内で相対的な回転が可能であって、ばね部材３０によってこの相対的な回転が規制する方向に付勢される。
図４に示すように、外側リム部２１の内周面２４には、軸方向一端側の縁部に、径方向内方に突出する突出部３１が設けられている。突出部３１の突出高さは、先端が内側リム部２０の外周面２３に接するように設定されている。

また、外側リム部２１の内周面２４の軸方向他端側の縁部には、リング溝３２が全周に亘って設けられている。
リング溝３２には、円環薄板形状のスナップリング３３が挿入される。スナップリング３３は、内径が内側リム部２０の外周面２３に接するように設定されている。
したがって、内側リム部２０と外側リム部２１との間の空間は、軸方向において突出部３１とスナップリング３３との間で区画されている。そして、ばね部材３０の軸方向の幅は、突出部３１とスナップリング３３との間に挿入可能に設定されている。

以上のような構成により、トーショナルダンパプーリ１は、リム部１１が内側リム部２０と外側リム部２１との２つに分割され、内側リム部２０と外側リム部２１との間にばね部材３０が介装されており、内側リム部２０と外側リム部２１との間で回転駆動力を伝達可能な構造となっている。
そして、内側リム部２０と外側リム部２１とが相対的に若干の角度で回転可能となっており、ばね部材３０によってこの相対的な回転を規制する方向に付勢されるので、内側リム部２０と外側リム部２１との回転速度差の変動を抑制させることができる。

詳しくは、クランクシャフト３の回転速度が変動して捻り振動が発生したとしても、ばね部材３０の厚さや屈曲数等の形状の設定により外側リム部２１の質量及び補機４のフリクションとばね部材３０による固有振動数をあらかじめ適宜設定しておくことで、当該固有振動とクランクシャフト３の捻り振動とが打ち消し合って、クランクシャフト３の捻り振動が低減される。

また、内側リム部２０と外側リム部２１との間に設けられたばね部材３０は、バネ鋼材によって形成されているので、ゴムと比較して大幅に耐久性能を向上させることができる。特に、トーショナルダンパプーリ１は、エンジン１のシリンダに近接して配置され高温の雰囲気化に晒されるが、バネ鋼材により形成されることで、耐温度性能を大幅に向上させることができる。

更に、本実施形態では、スナップリング３３をリング溝３２から外すことで、ばね部材３０をリム部１１から容易に取り外すことができ、ばね部材３０を容易に交換することができる。
このように、トーショナルダンパプーリ１における内側リム部２０と外側リム部２１との間で動力を伝達するとともに捻り振動を抑制するばね部材３０が、容易に交換可能であるので、例えば経年変化によりばね部材３０の振動抑制性能が低下した場合に、新品のばね部材３０と交換することで、振動抑制性能を容易に復活させることができる。このように、ばね部材３０のみ交換することで、トーショナルダンパプーリ１全体を交換することなく振動抑制性能を復活させることができるので、トーショナルダンパプーリ１全体を交換する場合と比較して、交換部品のコスト低下を図ることができるとともに、ベルト５の掛け換えを必要とせずに作業工数の低減を図ることができる。

また、ばね部材３０を同様の形状でバネ定数の異なるものに交換すれば、固有振動数を変化させて、容易に振動抑制性能を変更することもできる。
更に、本実施形態では、内歯２５と外歯２６とが互いに噛み合い可能に突出高さが設定されているので、例えばね部材３０がリム部１１から外れたとしても、内歯２５と外歯２６とが噛み合って動力を伝達することが可能である。したがって、エンジン１の補機４、例えばオルタネータやウォータポンプの作動を確保することができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば内歯２５及び外歯２６の形状及び個数等を、エンジン１の最大出力トルク等に応じて適宜変更してもよく、また、低減させたいクランクシャフト３の捻り振動の周波数に対応してばね部材３０の厚さや屈曲数等の形状を設定すればよい。
また、上記実施形態では、ばね部材３０は円弧部３０ａと斜辺部３０ｂとを組み合わせた波形としているが、図５に示すように、ばね部材４０をコの字部３０ｃと斜辺部３０ｂとを組み合わせて波形に形成してもよい。このような場合でも、斜辺部３０ｂを有しており、内側リム部２０と外側リム部２１との相対的な回転を規制する方向に付勢することができるのであれば、ばね部材３０と同様にクランクシャフト３の捻り振動を抑制することができる。

また、以上のようなトーショナルダンパプーリ２は、各種エンジンあるいは各種駆動系に設けられたプーリに適用することができる。

２ トーショナルダンパプーリ
３ クランクシャフト(回転軸)
１０ ボス部
１１ リム部
２０ 内側リム部(内周部)
２１ 外側リム部(外周部)
２５ 内歯（凸部）
２６ 外歯（凸部）
３０ ばね部材（弾性体）
４０ ばね部材（弾性体）

Claims (3)

1. 回転軸に固定されるボス部と、動力伝達用のベルトが掛け回されるリム部とを備え、
   前記リム部は、ボス部に固定された内周部と、前記内周部と径方向外方に離間して同心上に配置され前記ベルトが掛け回される外周部とに分割され、前記内周部と前記外周部との間に速度変動を抑制しつつ回転駆動力を伝達する弾性体が介装されて構成されたトーショナルダンパプーリであって、
   前記内周部及び前記外周部は、周方向に間隔をおいて互い違いに配置される複数個の凸部を有し、
   前記弾性体は、ばね鋼材により径方向断面が波形で筒状に形成され、前記内周部の凸部と前記外周部の凸部との間に挿入して配置されることを特徴とするトーショナルダンパプーリ。
2. 前記内周部の凸部及び前記外周部の凸部は、平歯車であり、かつ互いに噛み合い可能に突出高さが設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパプーリ。
3. 前記回転軸は、エンジンのクランクシャフトであり、
   前記ベルトは、前記エンジンの補機に動力を伝達させるベルトであることを特徴とする請求項１または２に記載のトーショナルダンパプーリ。

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