JP2015094422A

JP2015094422A - 回転変動吸収ダンパ

Info

Publication number: JP2015094422A
Application number: JP2013233875A
Authority: JP
Inventors: 植草　裕之; Hiroyuki Uekusa; 裕之植草
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: JP6280347B2

Abstract

【課題】信頼性を向上させた回転変動吸収ダンパを提供する。
【解決手段】本発明の回転変動吸収ダンパは、ハブ１又はハブ１側の部材２１に設けられ複数の貫通孔２２ｄが円周方向所定間隔で開設されたプーリ支持環２２と、このプーリ支持環２２に相対回転自在に支持されたプーリ４と、プーリ４の内向きフランジ部４２とプーリ支持環２２に取り付けられたカップリングアングル２４の間に一体成形された弾性体６を備え、カップリングアングル２４に、プーリ支持環２２に密接されて貫通孔２２ｄを封止する複数のシール部６１が一体に設けられ、各シール部６１は、弾性体６から円周方向所定間隔で延在されたものである。
【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４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、ボス部１０３におい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の外周支持筒部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。

一方、カップリング部１２０は、ハブ１００の外周支持筒部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の背面側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、その正面側に位置してハブ１００の内周支持筒部１０２に嵌着されたカップリングアングル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。ハブ１００の内周支持筒部１０２には、プーリ１２１の内向きフランジ部１２１ａの背面側にあって第二の弾性体１２３に軸方向予備圧縮を与えるためのスラストサポータ１２４が嵌着されており、このスラストサポータ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。

また、ハブ１００の外周支持筒部１０１と内周支持筒部１０２の正面端部間の円盤部１０４には、当該回転変動吸収ダンパを交換やメンテナンスのためにクランクシャフトから取り外す際に、不図示の取り外し用治具の螺子部材を螺合するための複数の治具取付孔１０４ａが、円周方向所定間隔で開設されている。そしてこの治具取付孔１０４ａは、第二の弾性体１２３から延在されカップリングアングル１２２の正面側の表面を覆うように形成されたゴム状弾性材料からなる膜状シール部１２３ａによって閉塞されており、外部から塵埃や水などの異物が治具取付孔１０４ａを通じて浸入するのを防止するようになっている。

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（下記の先行技術文献参照）。

特開２０１２−２０２４７１号公報

ところで、カップリング部１２０の製作は、不図示の金型内にプーリ１２１及びカップリングアングル１２２を互いに同心的に設置し、このプーリ１２１及びカップリングアングル１２２と金型の内面との間に画成されたキャビティに成形用ゴム材料を充填して、第二の弾性体１２３及び膜状シール部１２３ａをプーリ１２１及びカップリングアングル１２２と一体成形することにより行われる。しかしながら、上記従来の回転変動吸収ダンパによれば、第二の弾性体１２３から延在された膜状シール部１２３ａがカップリングアングル１２２の正面側の表面全面を覆うように形成されているため、成形に際しては、金型の内面とカップリングアングル１２２の間に、膜状シール部１２３ａに対応する隙間が円周方向連続して形成されることによって、金型の内面に対するカップリングアングル１２２の接触面積が小さく、すなわち金型の内面からカップリングアングル１２２への伝熱面積が小さく、したがって金型内でカップリングアングル１２２が十分に昇温せずに、第二の弾性体１２３や膜状シール部１２３ａが成形不良となってしまうおそれがある。

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、信頼性を向上させた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、ハブ又はハブ側の部材に設けられ複数の貫通孔が円周方向所定間隔で開設されたプーリ支持環と、このプーリ支持環に相対回転自在に支持されたプーリと、前記プーリの内向きフランジ部と前記プーリ支持環に取り付けられたカップリングアングルの間に一体成形された弾性体を備え、前記カップリングアングルに、前記プーリ支持環に密接されて前記貫通孔を封止する複数のシール部が一体に設けられ、各シール部は、前記弾性体から円周方向所定間隔で延在されたものである。

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、複数のシール部が、それぞれプーリ支持環の貫通孔の開口縁に密接されるものである。

本発明に係る回転変動吸収ダンパによれば、プーリ支持環に開設された治具取付孔などの複数の貫通孔が、弾性体から延在されたシール部によって封止さているので、外部の異物が前記貫通孔を通じて浸入するのを有効に防止することができる。しかも、各シール部は円周方向所定間隔で設けられているため、金型によってプーリの内向きフランジ部とカップリングアングルに弾性体を一体成形する際に、金型の内面とカップリングアングルの接触部が円周方向複数個所に形成され、このため金型の内面からカップリングアングルの十分な伝熱面積が確保され、カップリングアングルの昇温不足による成形不良を防止して品質を向上することができる。

本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す要部断面斜視図である。本発明に係る回転変動吸収ダンパの好ましい他の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す要部断面斜視図である。従来の技術による回転変動吸収ダンパを、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。

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及び図２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１における左側のことであり、「背面側」とは図１に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。

図１において、参照符号１は、自動車用内燃機関のクランクシャフト（不図示）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支持筒部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の支持筒部１３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と前記支持筒部１３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、ハブ１の支持筒部１３の外周側に同心的に配置され単純な円筒状の金属からなる金属製のスリーブ２１と、このスリーブ２１の外周面に取り付けられたプーリ支持環２２及びスラストサポータ２３と、プーリ支持環２２に取り付けられたカップリングアングル２４からなる。なお、スリーブ２１はプーリ支持環２２からみてハブ１側の部材であり、すなわちこのスリーブ２１は、請求項１に記載された「ハブ側の部材」に相当するものである。

環状質量体２におけるプーリ支持環２２は金属からなるものであって、スリーブ２１の正面寄りの外周面に圧入嵌着された内周筒部２２ａと、その正面寄りの位置から外径側へ展開した円盤部２２ｂと、更にこの円盤部２２ｂの外径端部から背面側へ延びる外周筒部２２ｃからなる二重筒状の中空形状をなし、すなわち軸心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。そして円盤部２２ｂには、当該回転変動吸収ダンパを交換やメンテナンスのためにクランクシャフトから取り外す際に、不図示の取り外し用治具の螺子部材を螺合するための複数の治具取付孔２２ｄが、円周方向所定間隔で設けられ、軸方向に貫通している。この治具取付孔２２ｄは、請求項１に記載された貫通孔に相当するものである。

環状質量体２におけるスラストサポータ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２１の背面寄りの外周面に圧入嵌着された取付筒部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。

環状質量体２におけるカップリングアングル２４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２２の内周筒部２２ａの外周面に圧入嵌着された取付筒部２４ａと、その正面側の端部から外径側へ延びる円盤部２４ｂと、正面側へ倒れた円錐面状をなして展開したテーパ状フランジ部２４ｃからなる。また、プーリ支持環２２の円盤部２２ｂの内側面のうち、カップリングアングル２４の円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃと対向する部分は、この円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃと対応する形状に形成されている。

第一の弾性体３は、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料（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の支持筒部１３の外周面と、環状質量体２におけるスリーブ２１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、ハブ１とスリーブ２１を互いに同心的にセットし、型締めによってハブ１の支持筒部１３の外周面とスリーブ２１の内周面との間に画成される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、加硫成形と同時に前記支持筒部１３の外周面及びスリーブ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の捩り方向剪断ばね定数と、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２２の外周筒部２２ｃの外周側に配置されたプーリ本体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の外周面にはポリ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におけるプーリ支持環２２の外周筒部２２ｃと、その外周側にあるプーリ４のプーリ本体４１との間には、ラジアルベアリング５が介在している。このラジアルベアリング５は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料で円筒状に成形され、プーリ本体４１を内周側から回転摺動自在に支持するものである。

環状質量体２におけるカップリングアングル２４の円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃと、この円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃに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、環状質量体２の中空部内を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、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料（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、カップリングアングル２４の円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃ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アングル２４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アングル２４の円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃとプーリ４の内向きフランジ部４２との間に画成される円筒状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃと内向きフランジ部４２に加硫接着したものである。なお、この第二の弾性体６は、請求項１に記載された弾性体に相当するものである。

第二の弾性体６は、クランクシャフトからハブ１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回転変動は、アイドリング以下の低回転領域で顕著になることから、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、しかも大きなトルク伝達力を与えるため、軸方向及び径方向の肉厚が十分に大きなものとなっている。また、カップリングアングル２４のテーパ状フランジ部２４ｃが円錐面状をなすことによって、第二の弾性体６は軸方向の肉厚が外周側ほど増大しており、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。

カップリングアングル２４のテーパ状フランジ部２４ｃの正面側の表面には、第二の弾性体６から連続して延びるシール部６１が加硫接着され、カップリングアングル２４の円盤部２４ｂの正面側の表面には、前記シール部６１と連続した弾性層６２が加硫接着され、プーリ支持環２２の円盤部２２ｂの内側面に密接されている。これらシール部６１及び弾性層６２は、第二の弾性体６の成形に際して成形用ゴム材料の一部がテーパ状フランジ部２４ｃの外径端を正面側へ廻り込むことによって成形されたものである。

図２に示すように、シール部６１は円周方向所定間隔で複数設けられており、弾性層６２は、円周方向へ環状に連続して設けられている。プーリ支持環２２の円盤部２２ｂに開設された複数の治具取付孔２２ｄは、それぞれ前記円盤部２２ｂの内側面に密接された前記シール部６１によって背面側から塞がれ、封止されている。

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ＰＴＦＥ等の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を介してスラストサポータ２３に押圧されるプーリ４の内向きフランジ部４２と、カップリングアングル２４の円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃとの間で、軸方向に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、ハブ１のボス部１１において、自動車用内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に固定されることによって、このクランクシャフトと共に回転され、このクランクシャフトから出力される駆動トルクを、プーリ４のプーリ本体４１に巻き掛けられた不図示の無端ベルトを介して補機の回転軸に伝達するものである。

ここで、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アングル２４の円盤部２４ｂ及びテーパ状フランジ部２４ｃ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に巻き掛けられた無端ベルトへの伝達トルクが平滑化される。

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動的吸振作用を奏する。このため、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。

プーリ支持環２２の円盤部２２ｂに開設された複数の治具取付孔２２ｄは、カップリングアングル２４のテーパ状フランジ部２４ｃの正面側の表面に設けられたシール部６１によって閉塞されているため、プーリ支持環２２、第二の弾性体６、プーリ４及びラジアルベアリング５で囲まれた空間Ｓ１や、プーリ支持環２２、第二の弾性体６、スリーブ２１、スラストサポータ２３、スラストベアリング７及びプーリ４の内向きフランジ部４２で囲まれた空間Ｓ２へ、外部の異物が治具取付孔２２ｄを通じて浸入するのを防止し、このため異物の咬み込みによるラジアルベアリング５やスラストベアリング７の摩耗を有効に防止することができる。

しかも、カップリングアングル２４のテーパ状フランジ部２４ｃの正面に設けられたシール部６１は円周方向に断続したものであるため、不図示の金型によってプーリ４の内向きフランジ部４２とカップリングアングル２４に第二の弾性体６を一体成形する際に、カップリングアングル２４のテーパ状フランジ部２４ｃの正面のうち図２に参照符号Ａで示す領域、すなわち円周方向に隣り合うシール部６１，６１の間の領域Ａは、金型の内面との接触部となり、この接触部が円周方向複数個所に形成されることになる。したがって、金型の内面からカップリングアングル２４への十分な伝熱面積が確保され、カップリングアングル２４の昇温不足による成形不良を防止して品質を向上することができる。

なお、上述した実施の形態では、治具取付孔２２ｄがシール部６１によって直接塞がれる構成としたが、カップリングアングル２４が例えばステンレス鋼などのように容易に錆びることのない材質からなるものである場合は、図３に本発明に係る他の実施の形態を示すように、カップリングアングル２４のテーパ状フランジ部２４ｃに円周方向所定間隔で設けられた複数のシール部６１が、カップリングアングル２４の円盤部２４ｂに設けられた環状の弾性層６２と、前記テーパ状フランジ部２４ｃの外周部に沿って環状に設けられた第二の弾性層６３に連続したものとすれば、円周方向に隣り合うシール部６１，６１の間の領域Ａに治具取付孔２２ｄが開口していても、この治具取付孔２２ｄを、領域Ａを介して間接的に封止した構成とすることができる。またこのため、プーリ支持環２２にカップリングアングル２４を圧入嵌着して組み立てる際に、治具取付孔２２ｄとシール部６１の位置合わせをする必要がない。

そしてこの場合も、領域Ａの存在によって、第二の弾性体６の一体成形の際にカップリングアングル２４への十分な伝熱面積を確保することができる。

また、上述した実施の形態では、プーリ支持環２２が環状質量体２の一部をなし、ハブ１に第一の弾性体３を介して連結されたスリーブ２１の外周面に圧入嵌着された構成としたが、プーリ支持環２２がハブ１に一体に設けられたもの（先に従来例として説明した図４のように構成されたもの）についても、本発明を適用することができる。

１ハブ
２環状質量体
２１スリーブ（ハブ側の部材）
２２プーリ支持環
２２ｄ治具取付孔（貫通孔）
２３スラストサポータ
２４カップリングアングル
３第一の弾性体
４プーリ
４２内向きフランジ部
５ラジアルベアリング
６第二の弾性体（弾性体）
６１シール部
６２弾性層
７スラストベアリング

Claims

ハブ又はハブ側の部材に設けられ複数の貫通孔が円周方向所定間隔で開設されたプーリ支持環と、このプーリ支持環に相対回転自在に支持されたプーリと、前記プーリの内向きフランジ部と前記プーリ支持環に取り付けられたカップリングアングルの間に一体成形された弾性体を備え、前記カップリングアングルに、前記プーリ支持環に密接されて前記貫通孔を封止する複数のシール部が一体に設けられ、各シール部は、前記弾性体から円周方向所定間隔で延在されたことを特徴とする回転変動吸収ダンパ。
複数のシール部が、それぞれプーリ支持環の貫通孔の開口縁に密接され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。