JP2015212555A - 回転体の防振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ギア等の回転体１において、簡素な構造でしかも防振効果の高い防振構造を提供する。【解決手段】円盤部１１を有する回転体１の前記円盤部１１の円周方向複数個所に開設された窓部１３に、ゴム状弾性材料からなる弾性体３を介して制振カバー２が保持され、制振カバー２が、窓部１３の内周へ挿入される本体部２１と、その外径の開放端から延びる鍔部２２からなり、弾性体３が、窓部１３の内周面と制振カバー２の本体部２１の間で適宜圧縮される部分３１と、その一端から延びて円盤部１１と制振カバー２の鍔部２２の間に介在する部分３２からなる。【選択図】図２

Description

本発明は、ギア等の回転体に発生する振動による騒音を低減する技術に関する。

駆動力を伝達するギアにおいては、作動時の騒音が問題となることが多い。これは一般に、ギアの歯打ち（噛み合い）時の加振力でギア全体が共振して騒音を発生する場合が多く、その対策としては歯の剛性を高くしたり、ギア全体を減衰の高い材質へ変更（例えば金属から合成樹脂への変更）したりすることが考えられる。

しかしながら、歯の剛性を高くすることは、構造的に難しい場合が多く、しかも、単に共振周波数の値がずれるだけであって、結局、他の周波数帯へ移行した共振点が問題となることもある。それに対し、ギア全体を合成樹脂など減衰の高い材質へ変更した場合は共振による振幅のピーク（騒音のピーク）そのものを低減することが可能であり、その効果は高いものである。しかし、合成樹脂などへの材質変更は、駆動トルクの高いギアへの適用は難しく、そのような場合の対策は、歯を弾性体などで浮かせるカップリング構造をとり、かつ高トルク負荷時の伝達を可能とするためにメカニカルストッパを設置する必要があるなど、高価な仕様とならざるを得ない問題があった。

そこで下記の先行技術文献のように、ギア等の回転体に複数の窓部を開設し、これらの窓部にそれぞれゴムなど弾性材料を介して質量体を保持した構造とし、この弾性材料と質量体からなる副振動系が所定の周波数帯で入力振動と逆位相の振動波形で共振して入力振動を動的に吸収するダイナミックダンパ効果によって、騒音の低減を図ったものが提案されている。

特開２００１−２４８６８７号公報 特開平９−２７３６１８号公報

しかし、先行技術文献に記載の構造によれば、弾性材料と質量体からなる副振動系が収容された窓部を軸方向両側からカバーで閉塞することによって、副振動系の脱落を防止しているため、構造が複雑になっているばかりでなく、最も問題となるギア側面の面振動、すなわち厚さ方向（軸方向）の振動に対する副振動系の共振が、その両側に存在するカバーによって抑制されるので、ダイナミックダンパ効果が小さなものになってしまうことが指摘される。

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、ギア等の回転体において、簡素な構造でしかも防振効果の高い防振構造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の発明に係る回転体の防振構造は、円盤部を有する回転体の前記円盤部の円周方向複数個所に開設された窓部に、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）からなる弾性体を介して制振カバーが保持され、前記制振カバーが、前記窓部の内周へ挿入される本体部と、その外径の開放端から延びる鍔部からなり、前記弾性体が、前記窓部の内周面と前記制振カバーの本体部の間で適宜圧縮される部分と、その一端から延びて前記円盤部と前記制振カバーの鍔部の間に介在する部分からなるものである。

上記構成によれば、制振カバーと弾性体により構成される副振動系が所定の周波数帯で入力振動と逆位相の振動波形で共振して回転体の円盤部の振動を動的に吸収するダイナミックダンパ効果を奏する。特に、制振カバーが軸方向両側から押さえつけられないので、円盤部の面振動、すなわち厚さ方向（軸方向）の振動に対する優れたダイナミックダンパ効果及び減衰機能を奏する。

請求項２の発明に係る回転体の防振構造は、請求項１に記載の構成において、窓部に軸方向両側から各一対の制振カバーが挿入され、互いに結合されたものである。

上記構成によれば、窓部からの制振カバーの脱落が防止されると共に、弾性体のうち回転体の円盤部と制振カバーの鍔部の間に介在する部分にも予圧縮による適当な制振機能を与えることができる。

請求項３の発明に係る回転体の防振構造は、請求項１又は２に記載の構成において、回転体がギアであることを特徴とするものである。

本発明に係る回転体の防振構造によれば、窓部を軸方向両側から閉塞したものではないので簡素な構造とすることができ、しかも円盤部の面振動に対する優れたダイナミックダンパ効果及び減衰機能を奏するため、防振効果を向上して騒音を有効に低減することができる。

本発明に係る回転体の防振構造の好ましい第一の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係る回転体の防振構造の好ましい第一の実施の形態を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る回転体の防振構造の好ましい第一の実施の形態において防振対象のギアを示す斜視図である。 本発明に係る回転体の防振構造の好ましい第一の実施の形態における制振カバーと弾性体の成形体を示す断面斜視図である。 本発明に係る回転体の防振構造の好ましい他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係る回転体の防振構造の好ましい他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る回転体の防振構造の好ましい他の実施の形態における制振カバーと弾性体の成形体を示す断面斜視図である。

以下、本発明に係る回転体の防振構造をギアの防振に適用した好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず図１〜図４に示す第一の実施の形態において、図１における参照符号１は防振対象のギアであって、請求項１に記載の回転体に相当するものであり、中央に軸孔１４を有する円盤部１１の外周に歯部１２が形成され、円盤部１１には、図３に示すように、円周方向複数個所（図示の例では７個所）に円形の窓部１３が等配開設されている。

参照符号２は金属製の制振カバー、参照符号３はゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性体であり、両者は互いに一体化され、すなわち弾性体３は制振カバー２に一体に加硫成形されたものであって、その一体成形物が、図２に示すように、ギア１の円盤部１１に開設された各窓部１３に軸方向両側から一対ずつ圧入されている。すなわち前記窓部１３には、それぞれ弾性体３を介して制振カバー２が保持されている。

図４に示すように、制振カバー２は皿状に形成されたものであって、すなわち円盤状の底部２１ａ及びその外径の筒状部２１ｂからなりギア１の窓部１３に挿入される本体部２１と、前記筒状部２１ｂの開放端（底部２１ａと反対側の端部）から外径側へ延びる鍔部２２とからなる。また、図２に示す装着状態では、軸方向両側の制振カバー２は、本体部２１の底部２１ａ同士が重なり合うと共に溶接あるいはカシメ等の適当な結合手段によって互いに一体的に結合されている。

弾性体３は制振カバー２に一体に加硫成形されたものであって、制振カバー２の本体部２１における筒状部２１ｂの外周面に接着された筒状弾性層３１と、この筒状弾性層３１の一端から外径側へ延びて制振カバー２の鍔部２２に接着された鍔状弾性層３２とからなる。

弾性体３の筒状弾性層３１は、請求項１に記載された「窓部の内周面と制振カバーの本体部の間で適宜圧縮される部分」に相当するものであり、すなわち図２に示す装着状態において、ギア１の窓部１３の内周面と、制振カバー２の本体部２１の筒状部２１ｂの間で半径方向に適宜締め代（肉厚に対して５％以上、好ましくは２０％程度）を付与されている。また、弾性体３の鍔状弾性層３２は、請求項１に記載された「円盤部の側面と制振カバーの鍔部の間に介在する部分」に相当するものであり、図２に示す装着状態において、ギア１の円盤部１１の側面と、制振カバー２の鍔部２２の間で前記鍔状弾性層３２が軸方向に適宜締め代（肉厚に対して５％以上、好ましくは２０％程度）をもって挟み込まれるように、制振カバー２の筒状部２１ｂの軸方向長さが設定されている。

制振カバー２と弾性体３は質量体とばねによる副振動系を構成しており、すなわちこの副振動系は、制振カバー２の慣性質量と弾性体３のばね定数によって決まる共振周波数をもち、特に、軸方向の共振周波数が、例えば歯部１２の歯打ち（噛み合い）時の加振力でギア１が共振して面振動すなわち厚さ方向（軸方向）の振動を発生する周波数帯域に設定されている。

上記構成を備える第一の実施の形態によれば、歯部１２の歯打ち時の加振力によってギア１の円盤部１１が共振して面振動すなわち厚さ方向（軸方向）の振動を発生しても、この面振動は、制振カバー２と弾性体３により構成される副振動系が入力振動と逆位相の振動波形で軸方向に共振することによって、円盤部１１の振動を相殺して動的に吸収するダイナミックダンパ効果と、これに伴い弾性体３の筒状弾性層３１が軸方向へ反復的に剪断変形を受けると共に、弾性体３の鍔状弾性層３２が軸方向へ反復的に圧縮変形を受けることによる減衰効果を奏する。またこのとき、軸方向両側の制振カバー２が互いに一体的に結合されることによって鍔部２２で抜け止めされているので、軸方向への反復変位によって脱落することはない。

そして上述のように、軸方向両側の制振カバー２が互いに一体的に結合されることによって鍔部２２で抜け止めされているので、制振カバー２を軸方向両側から押さえつける部材は不要である。このため、円盤部１１の面振動に対する副振動系の共振が抑制されず、優れたダイナミックダンパ効果及び減衰効果を奏する。

そして、上述のダイナミックダンパ効果及び減衰効果によってギア１の共振の振幅が低減されるので、その円盤部１１からの放射音が低減されるほか、軸孔１４において結合された回転軸を介してギアボックス等に伝達される振幅も小さくなることから、ギアボックス等への伝達振動による騒音も有効に低減される。

また、この第一の実施の形態によれば、ギア１が窓部１３を有するものであれば、既存の構造のギアに制振カバー２及び弾性体３を設けることで図１に示す構成とすることができ、したがってギア構造の大幅な変更を避けることができる。しかも各窓部１３にその軸方向両側から制振カバー２と弾性体３の一体成形物を圧入して制振カバー２同士を結合すればよく、制振カバー２を軸方向両側から押さえつける部材等は不要であるため、簡素な構造とすることができる。

次に図５〜図７は、他の実施の形態を示すものである。すなわちこ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、ギア１の円盤部１１に開設された各窓部１３に制振カバー２と弾性体３の一体成形物が軸方向一側から１個ずつ圧入されている点にある。

制振カバー２の本体部２１の筒状部２１ｂは、その軸方向長さがギア１の円盤部１１と弾性体３の鍔状弾性層３２の肉厚の和と同等以上となっており、弾性体３は、鍔状弾性層３２と反対側の端部に、ギア１の円盤部１１における窓部１３の縁部と係合されるカエリ状の係合突起３３が形成されている。

上記構成を備える第二の実施の形態も、第一の実施の形態と同様、ギア１の円盤部１１に生じる面振動を、制振カバー２と弾性体３によるダイナミックダンパ効果及び減衰効果によって有効に低減することができる。また、制振カバー２が、鍔部２２と、弾性体３に形成された係合突起３３で抜け止めされているので、軸方向への反復変位によって脱落することがなく、各窓部１３に制振カバー２と弾性体３の一体成形物が１個ずつ圧入されているものであるため、一層の簡素化が可能である。

なお、上述した各実施の形態では、弾性体３を制振カバー２に一体成形した構造としたが、弾性体３が窓部１３と制振カバー２の間に保持され、副振動系のばね手段及び減衰手段として成立するものであれば、必ずしも制振カバー２と弾性体３を一体成形物とする必要はない。また、制振カバー２は、例えばその鍔部２２同士がギア１の円周方向へ連続し、すなわちギア１と同心の環状に連なった形状とすることによって、慣性質量を増大させた構造とすることもできる。

また、本発明は、ギア以外の回転体、例えばプーリなどの回転体の防振構造としても適用することができる。

１ ギア（回転体）
１１ 円盤部
１３ 窓部
２ 制振カバー
２１ 本体部
２２ 鍔部
３ 弾性体
３１ 筒状弾性層（窓部の内周面と制振カバーの本体部の間で適宜圧縮される部分）
３２ 鍔状弾性層（円盤部の側面と制振カバーの鍔部の間に介在する部分）
３３ 係合突起

Claims (3)

1. 円盤部を有する回転体の前記円盤部の円周方向複数個所に開設された窓部に、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）からなる弾性体を介して制振カバーが保持され、前記制振カバーが、前記窓部の内周へ挿入される本体部と、その外径の開放端から延びる鍔部からなり、前記弾性体が、前記窓部の内周面と前記制振カバーの本体部の間で適宜圧縮される部分と、その一端から延びて前記円盤部と前記制振カバーの鍔部の間に介在する部分からなることを特徴とする回転体の防振構造。
2. 窓部に軸方向両側から各一対の制振カバーが挿入され、互いに結合されたことを特徴とする請求項１に記載の回転体の防振構造。
3. 回転体がギアであることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体の防振構造。

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