JP2015086991A

JP2015086991A - 回転変動吸収ダンパ

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Publication number: JP2015086991A
Application number: JP2013228025A
Authority: JP
Inventors: 成田　信彦; Nobuhiko Narita; 信彦成田; 政勝関根; Masakatsu Sekine
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: JP6280345B2

Abstract

【課題】組み立てた後のプーリ４のＶ溝４１ａの軸方向位置精度不良を、容易に修正可能な回転変動吸収ダンパを提供する。【解決手段】ハブ１と、その外周側に配置された環状質量体２の間に第一の弾性体３が一体に接着され、環状質量体２に設けたスラストサポータ２３に支持されたスラストベアリング７により軸方向変位が規制されると共に環状質量体２に回転可能に支持されたプーリ４と、環状質量体２の間に第二の弾性体６が一体に接着された構造を備え、環状質量体２側とハブ１側との間に、この環状質量体２側とハブ１側とを軸方向両側へ相対移動可能とする圧入嵌合面１０を有することを特徴とする回転変動吸収ダンパ。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関等の回転機器に設けられてトルクを伝達すると共にその回転変動を吸収してベルト駆動を平滑化する回転変動吸収ダンパに関する。

回転変動吸収ダンパとして、従来から例えば図３に示すようなものが知られている。この回転変動吸収ダンパは、自動車の内燃機関のクランクシャフトに設けられるクランクプーリとして使用されるものであって、不図示のクランクシャフトに取り付けられてこのクランクシャフトと一体的に回転するハブ１００と、このハブ１００の外周側に配置さ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。

ダイナミックダンパ部１１０は、ハブ１００の外筒部１０１と、その外周に配置した環状質量体１１１を、第一の弾性体１１２を介して弾性的に連結した構造を有する。

いっぽう、カップリング部１２０は、ハブ１００の外筒部１０１にラジアルベアリング１２５を介して回転自在に支持されたプーリ１２１を、このプーリ１２１の軸方向一端から内径方向へ向けて延在された内向きフランジ部１２１ａとハブ１００の内筒部１０２に嵌着されたカップリングサポータ１２２の間に加硫接着された第二の弾性体１２３を介して弾性的に連結した構造を有する。また、ハブ１００の内筒部１０２に嵌着されたスラストサポータ１２４とプーリ１２１の内向きフランジ部１２１ａの間には、スラストベアリング１２６が介在されている。

そしてこの回転変動吸収ダンパは、第一の弾性体１１２と環状質量体１１１で構成されるダイナミックダンパ部１１０が、所定の振動数域において円周方向へ共振することによる動的吸振効果によって、クランクシャフトの捩り振動のピークを低減すると共に、クランクシャフトからハブ１００へ入力された駆動トルクを、カップリング部１２０における第二の弾性体１２３の円周方向剪断変形作用によって回転変動を吸収しながらプーリ１２１へ伝達し、このプーリ１２１に巻き掛けられたベルトの駆動を平滑化するものである。

特開２０１２−２０２４７１号公報特開２００７−１０７６３７号公報

ここで、プーリ１２１に巻き掛けられるベルトはＶリブドベルトと呼ばれるものであって、プーリ１２１の外周面に形成された複数の平行Ｖ溝１２１ｂに圧接して駆動力伝達に必要な大きな摩擦力を得るための複数のリブがベルト駆動方向へ互いに平行に形成されている。クランクプーリの場合、不図示のクランクシャフトと軸方向に衝合するハブ１００のボス部１０３における背面側（内燃機関側）の端面１０３ａが、寸法精度の基準面となり、この端面１０３ａからプーリ１２１のＶ溝１２１ｂまでの軸方向距離を高精度で規定している。

しかしながらクランクプーリに回転変動吸収ダンパを採用した場合、回転変動吸収ダンパは構成部品が多く、各部品の寸法公差の積み重ねによって、ハブ１００のボス部１０３の端面１０３ａに対するプーリ１２１のＶ溝１２１ｂの軸方向位置精度を確保しにくい問題がある。すなわち、例えば図３に示すような構成を備える従来の回転変動吸収ダンパの場合、ハブ１００のボス部１０３とプーリ１２１との間に、スラストサポータ１２４及びスラストベアリング１２６が介在するため、これらの部材をハブ１００に組み付ける際に、嵌合位置の公差のほかに、ハブ１００のボス部１０３の寸法公差、スラストベアリング１２６の寸法公差、プーリ１２１の内向きフランジ部１２１ａの寸法公差などが重なり、プーリ１２１のＶ溝１２１ｂの軸方向位置精度の悪化を招くことになる。

そして、このようなプーリ１２１のＶ溝１２１ｂの軸方向位置精度によって、図４に示すように、プーリ１２１とベルト２００の間に軸方向に対するミスアライメントδがあると、プーリ１２１の回転とそれに伴うベルト２００の走行において、ベルト２００のリブ２００ａがＶ溝１２１ｂに咬み込まれて行く過程で、リブ２００ａがＶ溝１２１ｂの内側面に連続的に擦れ合ってスティック−スリップを生じ、ベルト駆動力の低下や異音の発生をきたすという問題がある。

しかもこの種の回転変動吸収ダンパは、プーリ１２１のＶ溝１２１ｂの軸方向位置精度不良が、ハブ１００のボス部１０３に対するスラストサポータ１２４の圧入の際の押し込み量不足に起因するものである場合、スラストサポータ１２４をさらに押し込むことでＶ溝１２１ｂの軸方向位置精度を修正することは可能であるが、押し込みすぎによる軸方向位置精度不良は、構造上修正不可能だった。

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、組み立てた後のプーリのＶ溝の軸方向位置精度不良を、容易に修正可能な回転変動吸収ダンパを提供することにある。

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、請求項１の発明に係る回転変動吸収ダンパは、ハブと、その外周側に配置された環状質量体の間に第一の弾性体が一体に接着され、前記環状質量体に設けたスラストサポータに支持されたスラストベアリングにより軸方向変位が規制されると共に前記環状質量体に回転可能に支持されたプーリと、前記環状質量体の間に第二の弾性体が一体に接着された構造を備え、前記環状質量体側と前記ハブ側との間に、この環状質量体側と前記ハブ側を軸方向両側へ相対移動可能とする圧入嵌合面を有するものである。

上記構成の回転変動吸収ダンパは、スラストサポータとスラストベアリングの嵌合公差や、スラストサポータ、スラストベアリング、プーリ、ハブの各寸法公差などが重なることによって、ハブに対するプーリのＶ溝の軸方向位置精度不良があった場合に、環状質量体側とハブ側とを、両者間に位置する圧入嵌合面で軸方向へ適宜相対移動させることによって、前記Ｖ溝の軸方向位置を修正することができる。

請求項２の発明に係る回転変動吸収ダンパは、請求項１に記載された構成において、ハブが、第一の弾性体の内周側に接着されたスリーブと、このスリーブに圧入嵌合されたハブ本体からなり、軸方向両側へ相対移動可能な圧入嵌合面が、前記スリーブと前記ハブ本体との圧入嵌合面からなるものである。

請求項３の発明に係る回転変動吸収ダンパは、請求項１又は２に記載の構成において、環状質量体及びスラストサポータが、第一の弾性体の外周側に接着されたスリーブの外周面に圧入嵌合され、軸方向両側へ相対移動可能な圧入嵌合面が、前記スリーブと前記環状質量体本体及び前記スラストサポータとの圧入嵌合面からなるものである。

本発明に係る回転変動吸収ダンパによれば、ハブに対するプーリのＶ溝の軸方向位置精度不良があっても、これを修正することができるため、プーリとベルトの間での軸方向へのミスアライメントに起因するスティック−スリップや、これによるベルト駆動力の低下及び異音の発生を有効に防止することができる。

本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。従来の技術に係る回転変動吸収ダンパの一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。プーリとベルトの間で軸方向へのミスアライメントを生じている状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明において「正面側」とは、図における左側であって車両のフロント側のことであり、「背面側」とは各図おける右側であって不図示の内燃機関が存在する側のことである。

まず図１は、本発明に係る回転変動吸収ダンパの第一の実施の形態を示すもので、図中の参照符号１は、不図示の自動車用内燃機関のクランクシャフトに取り付けられるハブである。このハブ１は、金属材料の鋳造により製作されたものであって、クランクシャフトの軸端が挿入されるボス部１１と、このボス部１１の正面側の端部から外径側へ延びる中間部１２と、その外周から正面側へ向けてボス部１１と同心の円筒状に延びる外周筒部１３からなる。１１ａはボス部１１の内周面に形成されたキー溝である。

ハブ１の外周筒部１３の外周面には、金属製のスリーブ１４が圧入嵌合されている。このスリーブ１４は単純な円筒状に形成されたものであって、このスリーブ１４の軸方向両端と、ハブ１の外周筒部１３の軸方向両端は軸方向両側（正面側及び背面側）へ開放されており、この実施の形態においては、前記外周筒部１３とスリーブ１４の圧入嵌合面１０が、特許請求の範囲に記載された「環状質量体側とハブ側とを軸方向両側へ相対移動可能とする圧入嵌合面」に相当するものである。

スリーブ１４の外周側には環状質量体２が配置されており、この環状質量体２と前記スリーブ１４は、第一の弾性体３を介して円周方向相対変位可能に弾性的に連結され、これによってダイナミックダンパ部Ｄが構成されている。

詳しくは、環状質量体２は、慣性質量の大きいプーリ支持環２１と、このプーリ支持環２１に圧入嵌合されたカップリングサポータ２２及びスラストサポータ２３からなる。

このうちプーリ支持環２１は金属からなるものであって、スリーブ１４と略同等の軸方向長さを有する内周筒部２１ａと、その正面寄りの位置から外径側へ展開した円盤部２１ｂと、さらにこの円盤部２１ｂの外径端部から背面側へ延びる外周筒部２１ｃからなり、軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略コ字形をなす。

また、カップリングサポータ２２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、プーリ支持環２１の内周筒部２１ａにおける正面寄り（円盤部２１ｂ寄り）の外周面に圧入嵌合された取付筒部２２ａと、その正面側の端部から正面側へ倒れた円錐面状をなして展開した外向きフランジ部２２ｂからなる。

また、スラストサポータ２３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、プーリ支持環２１の内周筒部２１ａにおける背面寄りの外周面に圧入嵌合された取付筒部２３ａと、その背面側の端部から円盤状に展開した支持フランジ部２３ｂからなる断面略Ｌ字形をなす。

第一の弾性体３は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）などのゴム状弾性材料（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、ハブ１側のスリーブ１４の外周面と、環状質量体２におけるプーリ支持環２１の内周筒部２１ａの内周面に一体的に加硫接着されている。すなわちこの第一の弾性体３は、不図示の金型に、スリーブ１４とプーリ支持環２１を互いに同心的にセットし、型締めによってスリーブ１４の外周面とプーリ支持環２１の内周面との間に画成される環状のキャビティに、成形用ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記スリーブ１４の外周面及びプーリ支持環２１の内周面に加硫接着したものである。

ダイナミックダンパ部Ｄの捩り方向固有振動数は、第一の弾性体３のばね定数と、プーリ支持環２１、カップリングサポータ２２及びスラストサポータ２３を含む環状質量体２の慣性質量によって、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。

参照符号４はプーリである。このプーリ４は金属からなるものであって、環状質量体２におけるプーリ支持環２１の外周筒部２１ｃに耐摩耗性に優れた低摩擦材料で円筒状に成形されたラジアルベアリング５を介して支持されたプーリ本体４１と、その背面側の端部から環状質量体２におけるスラストサポータ２３の支持フランジ部２３ｂの正面側を内径側へ延びる内向きフランジ部４２とからなる。プーリ本体４１の外周面には互いに平行な複数のＶ溝４１ａが形成されており、不図示の無端ベルトが巻き掛けられるようになっている。

環状質量体２におけるカップリングサポータ２２の外向きフランジ部２２ｂと、その背面側から軸方向に対向するプーリ４の内向きフランジ部４２は、略円筒状に延びる第二の弾性体６を介して、円周方向相対変位可能に弾性的に連結されており、これによって、カップリング部Ｃが構成されている。

第二の弾性体６は、ＥＰＤＭなどのゴム状弾性材料からなるものであって、カップリングサポータ２２の外向きフランジ部２２ｂと、プーリ４の内向きフランジ部４２に一体的に加硫接着されている。すなわちこの第二の弾性体６は、不図示の金型にカップリングサポータ２２とプーリ４を同心的にセットし、型締めによってこのカップリングサポータ２２の外向きフランジ部２２ｂとプーリ４の内向きフランジ部４２との間に画成されるキャビティに、成形用ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記外向きフランジ部２２ｂと内向きフランジ部４２に加硫接着したものである。

そしてこの第二の弾性体６は、クランクシャフトからハブ１及び第一の弾性体３を介して環状質量体２へ入力された駆動トルクを、円周方向剪断変形によって平滑化しながらプーリ４へ伝達するものである。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大きくなるため、この第二の弾性体６は、ばね定数を極力低くすると共に捩り方向への許容変形量を極力大きくし、また十分なトルク伝達力を確保するため、軸方向及び径方向肉厚が十分に大きなものとなっている。また、カップリングサポータ２２の外向きフランジ部２２ｂが円錐面状をなすことによって、第二の弾性体６は軸方向肉厚が外周側ほど増大しており、このため環状質量体２とプーリ４の間で円周方向剪断変形を受けた時に、内周側と外周側とで歪応力がほぼ均一になるようになっている。

環状質量体２におけるスラストサポータ２３の支持フランジ部２３ｂと、プーリ４の内向きフランジ部４２との間には、スラストベアリング７が介在している。このスラストベアリング７は、ラジアルベアリング５と同じく耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料からなるものであって、平ワッシャ状に成形されている。

また、当該回転変動吸収ダンパを組み立てる過程で、第二の弾性体６には、スラストベアリング７を介して押圧されるプーリ４の内向きフランジ部４２と、カップリングサポータ２２の外向きフランジ部２２ｂとの間で、軸方向の適当な予圧縮が与えられている。

以上の構成を備える回転変動吸収ダンパは、自動車用内燃機関のクランクシャフトの軸端に、ハブ１のボス部１１が装着されることによって、このクランクシャフトと一体的に回転され、その駆動トルクを、プーリ４のプーリ本体４１に巻き掛けられた不図示のベルトを介して補機の回転軸に伝達するものである。

そして低回転域でクランクシャフトに顕著に発生する回転変動（回転速度の変動）は、ハブ１から第一の弾性体３を介して環状質量体２に伝達されるが、この環状質量体２におけるカップリングサポータ２２の外向きフランジ部２２ｂと、プーリ４の内向きフランジ部４２との間を連結している第二の弾性体６は、第一の弾性体３に比較して円周方向剪断ばね定数が著しく低いため、入力された回転変動に応じて円周方向へ繰り返し剪断変形され、この回転変動を吸収する。このため、プーリ４のプーリ本体４１に巻き掛けられたベルトとのスリップが防止される。

また、ダイナミックダンパ部Ｄは、クランクシャフトの共振によって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。そしてこのような動的吸振作用によって、クランクシャフトの共振による捩れ角のピークを有効に低減することができる。

ここで、上記構成の回転変動吸収ダンパは、ハブ１とプーリ４との間に、スリーブ１４、第一の弾性体３、プーリ支持環２１、スラストサポータ２３及びスラストベアリング７が介在するため、これらの部材の寸法公差や嵌合位置の公差などによって、プーリ４のＶ溝４１ａの軸方向位置精度の悪化を招く可能性があるが、このような場合、不図示の治具を用いて、ハブ１に対してスリーブ１４を軸方向正面側もしくは背面側へ押圧して適宜相対移動させるか、あるいはスリーブ１４に対してハブ１を軸方向正面側もしくは背面側へ押圧して適宜相対移動させることによって、圧入嵌合面１０の外周側に配置された、スリーブ１４からプーリ４までのすべての部材が、ハブ１に対して軸方向正面側もしくは背面側へ相対移動するため、ハブ１に対するプーリ４のＶ溝４１ａの軸方向位置を修正することができる。

したがって、プーリ４とこれに巻き掛けられた不図示のベルトの間での軸方向へのミスアライメントに起因するスティック−スリップや、これによるベルト駆動力の低下及び異音の発生を有効に防止することができる。

次に図２は、本発明に係る回転変動吸収ダンパの第二の実施の形態を示すものである。この第二の実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、特許請求の範囲に記載された「環状質量体側とハブ側とを軸方向両側へ相対移動可能とする圧入嵌合面」が、第一の弾性体３より外周側に位置して設けられていることにある。

詳しくは、ハブ１の外周筒部１３の外周側には、金属製のスリーブ２４が同心的に配置されている。このスリーブ２４は単純な円筒状に形成されたものであって、ハブ１の外周筒部１３と略同等の軸方向長さを有する。

ハブ１の外周筒部１３とスリーブ２４の間には、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）などのゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる第一の弾性体３が一体的に加硫接着されている。すなわちこの第一の弾性体３は、不図示の金型に、ハブ１とスリーブ２４を互いに同心的にセットし、型締めによってハブ１の外周筒部１３の外周面とスリーブ２４の内周面との間に画成される環状のキャビティに、成形用ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記外周筒部１３の外周面及びスリーブ２４の内周面に加硫接着したものである。

環状質量体２は、スリーブ２４と、その外周面に圧入嵌合された慣性質量の大きいプーリ支持環２１及びスラストサポータ２３と、プーリ支持環２１に圧入嵌合されたカップリングサポータ２２からなる。そしてこの環状質量体２がハブ１の外周筒部１３に第一の弾性体３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、ダイナミックダンパ部Ｄが構成されている。

プーリ支持環２１は金属からなるものであって、スリーブ２４の外周面における正面寄りの位置に圧入嵌合された内周筒部２１ａと、その正面寄りの位置から外径側へ展開した円盤部２１ｂと、さらにこの円盤部２１ｂの外径端部から背面側へ延びる外周筒部２１ｃからなり、軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略コ字形をなす。

また、カップリングサポータ２２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、プーリ支持環２１の内周筒部２１ａの外周面に圧入嵌合された取付筒部２２ａと、その正面側の端部から正面側へ倒れた円錐面状をなして展開した外向きフランジ部２２ｂからなる。

また、スラストサポータ２３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、スリーブ２４における背面寄りの外周面に圧入嵌合された取付筒部２３ａと、その背面側の端部から円盤状に展開した支持フランジ部２３ｂからなる断面略Ｌ字形をなす。また、取付筒部２３ａにおける正面側の端部は、プーリ支持環２１の内周筒部２１ａにおける背面側の端部と衝合している。

スリーブ２４の正面側の端部とプーリ支持環２１の正面側の端部は、正面側へ開放されており、スリーブ２４の背面側の端部とスラストサポータ２３の背面側の端部は、背面側へ開放されており、スリーブ２４とプーリ支持環２１及びスラストサポータ２３との圧入嵌合面２０が、特許請求の範囲に記載された「環状質量体側とハブ側とを軸方向両側へ相対移動可能とする圧入嵌合面」に相当するものである。

その他の部分は、基本的に第一の実施の形態と同様に構成することができる。

以上の構成を備える第二の実施の形態の回転変動吸収ダンパも、第一の実施の形態と同様の効果を実現するものである。

すなわち上記構成の回転変動吸収ダンパは、ハブ１とプーリ４との間に、第一の弾性体３、スリーブ２４、スラストサポータ２３及びスラストベアリング７が介在するため、これらの部材の寸法公差や嵌合位置の公差などによって、プーリ４のＶ溝４１ａの軸方向位置精度の悪化を招く可能性があるが、このような場合、不図示の治具を用いて、スリーブ２４と、スラストサポータ２３及びこれに軸方向に衝合したプーリ支持環２１を、軸方向正面側もしくは背面側へ押圧して適宜相対移動させるか、あるいはスラストサポータ２３及びプーリ支持環２１に対してスリーブ２４を、軸方向正面側もしくは背面側へ押圧して適宜相対移動させることによって、圧入嵌合面２０の外周側に配置された、スラストサポータ２３及びプーリ支持環２１からプーリ４までのすべての部材が、ハブ１に対して軸方向正面側もしくは背面側へ相対移動するため、ハブ１に対するプーリ４のＶ溝４１ａの軸方向位置を修正することができる。

１ハブ
１０，２０圧入嵌合面
１４，２４スリーブ
２環状質量体
２１プーリ支持環
２２カップリングサポータ
２３スラストサポータ
３第一の弾性体
４プーリ
５ラジアルベアリング
６第二の弾性体
７スラストベアリング

Claims

ハブと、その外周側に配置された環状質量体の間に第一の弾性体が一体に接着され、前記環状質量体に設けたスラストサポータに支持されたスラストベアリングにより軸方向変位が規制されると共に前記環状質量体に回転可能に支持されたプーリと、前記環状質量体の間に第二の弾性体が一体に接着された構造を備え、前記環状質量体側と前記ハブ側との間に、この環状質量体側と前記ハブ側とを軸方向両側へ相対移動可能とする圧入嵌合面を有することを特徴とする回転変動吸収ダンパ。
ハブが、第一の弾性体の内周側に接着されたスリーブと、このスリーブに圧入嵌合されたハブ本体からなり、軸方向両側へ相対移動可能な圧入嵌合面が、前記スリーブと前記ハブ本体との圧入嵌合面からなることを特徴とする請求項１に記載の回転変動吸収ダンパ。
環状質量体及びスラストサポータが、第一の弾性体の外周側に接着されたスリーブの外周面に圧入嵌合され、軸方向両側へ相対移動可能な圧入嵌合面が、前記スリーブと前記環状質量体本体及び前記スラストサポータとの圧入嵌合面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転変動吸収ダンパ。