JP2017026003A - ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】水等の異物の内部への侵入を抑制でき、しかも、たとえ侵入しても、外部への排出を容易にできて、振動抑制性能の低下やシャフトの腐食を招かないダイナミックダンパを提供する。【解決手段】シャフトの外周面と、筒状連結部の内周面との間に環状隙間が形成されるダイナミックダンパである。環状隙間と外部とを連結する連通孔を、筒状連結部と取付筒部との間の繋部に設ける。重り部材に慣性力が生じることなく繋部がせん断力を受けない状態では連通孔を閉状態とし、重り部材に慣性力が生じて繋部がせん断力を受けている状態では連通孔の通気・排水可能な開状態となるスリット部を連通孔が備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、シャフトの周囲に取り付けて、シャフトの振動を抑制するダイナミックダンパに関する。

一般に、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトなどの、高速回転するシャフトは、その回転に伴って、曲げ振動や捻り振動などの、本来は発生しないことが望ましい有害振動が生じることがある。自動車に要求される乗り心地、静粛性等を確保するためには、この有害振動を抑制する必要がある。この有害振動を抑制するために、シャフトにダイナミックダンパを取り付けて、固有振動数を調整することが行われている。

従来のダイナミックダンパは、一般的には、図７に示すように、シャフト６に接触する一対の取付筒部２、２と、シャフト６の外周面よりも大きな内周面を有してシャフト６に挿通される筒状の重り部材３と、それらを接合する接合部材４からなり、この接合部材４のバネ定数と、重り部材３の質量とによって固有振動数が決定される部品である。この場合、一対の取付筒部２、２の固定用ダンパバンド５を装着することによって、ダイナミックダンパ１がシャフト６に取付られる。

そして、固有振動数を励起される前記有害振動の卓越振動数に合わせることにより、ダイナミックダンパ１を取り付けたシャフト６の振動エネルギーを、共振によってダイナミックダンパ１の振動エネルギーとして吸収して、有害振動を抑制することができる。

図７に示すダイナミックダンパにおいては、重り部材(質量体)３をせん断方向で支持する方式で採用され、この方法の場合、シャフト６の外周面６aとダイナミックダンパ１の内周面１aとの間に隙間(空間)Ｓが設けられている。車両取付状態において、跳ね水や結露等がシャフトに伝わってダイナミックダンパの端面側に溜まった状態で、雰囲気温度変化や回転膨張等によってダイナミックダンパの隙間Ｓ部の内圧変化が生じた際に、蒸発・飛散しきっていない水分があれば、ダイナミックダンパ内に導入されやすくなる。また、高圧洗浄等で、ダイナミックダンパの隙間Ｓ部内に水分等が侵入した際には、排出できないものであった。

ダイナミックダンパの隙間Ｓ部内に水やオイル等が外部から入り込んだ場合、排出され難く、内部に溜まった水やオイルによって、ダンパ取付部の回転軸に錆が発生したり、ダイナミックダンパのゴム材料がオイルによって膨潤し、物性強度の低下や固有振動数の変化をきたしたりすることによって、機能が損なわれるおそれがある。

そこで、従来には、ダイナミックダンパ取付部の回転軸との接触長さを伸ばしたり、固定用ダンパバンド５での締付力を高めてシール性を高めたり、シール部に通気溝を設けて、積極的に通気させ、水やオイルが侵入しても排出し易くする方法が種々採用されている（特許文献１及び特許文献２）。

特許文献１では、図７に示すように、シャフトの外周面とダイナミックダンパの内周面との間に隙間（空間）が設けられたものである。そして、取付筒部に孔やスリットを設けるとともに、取付筒部との間における内周面に傾斜面を設けたものである。すなわち、回転によって生じる遠心力によって、隙間に入り込んだ水等の液体を外径側へ移動させ、さらに、傾斜面に沿って孔やスリットに移動させて、孔やスリットを介してこの液体を外部へ排出するものである。

特許文献２では、重量部材の内周側にシャフトに外嵌される弾性部材を有し、この弾性部材の内部に周方向に沿って配設され空間を備えたものである。

また、図８は、ダイナミックダンパ１の内周面１ａに凹凸歯形状部７を設けたものであり、図９は、隙間Ｓと外部とを連通するスリット８を設けたものである。このため、図８では、凹凸歯形状部７の凹部７ａでもって、また、図９では、スリット８をもって、隙間Ｓに入り込んだ水等の液体を排出できる。

特公平６−７４８１７号公報 特公平６−９４８９２号公報

従来の構造のように水やオイルなどの排出機能付ダンパでは、シャフトとダイナミックダンパの接触面（シール面）に溝を設けることになり、水やオイルなどを排出し易くなるが、逆に引き込み易くなる。このため、シャフトに対する錆対策としては十分なものではない。

また、シャフトのダイナミックダンパの接触面（シール面）に溝等を設けているので、シャフトと断面との接触面積が減少し、ダイナミックダンパの位置決めに関する保持力が低下し、位置ずれし易くなるおそれがある。

そこで、本発明は、水等の異物のダイナミックダンパの隙間への侵入を抑制でき、しかも、たとえ侵入しても、外部への排出を容易にできて、振動抑制性能の低下やシャフトの腐食を招かないダイナミックダンパを提供する。

本発明のダイナミックダンパは、回転するシャフトに外嵌固定される一対の取付筒部と、シャフトの外周面よりも大きな内周面を有し前記一対の取付筒部を連結する筒状連結部と、前記筒状連結部に収納される筒状の重り部材とを備え、シャフトの外周面と、筒状連結部の内周面との間に環状隙間が形成されるダイナミックダンパであって、前記環状隙間と外部とを連結する連通孔を、筒状連結部と取付筒部との間の繋部に設けるとともに、前記重り部材に慣性力が生じることなく前記繋部がせん断力を受けない状態では前記連通孔を閉状態とし、前記重り部材に慣性力が生じて前記繋部がせん断力を受ける状態では連通孔の通気・排水可能な開状態となるスリット部を前記連通孔が備えているものである。

本発明のダイナミックダンパによれば、繋部がせん断力を受けない状態では、連通孔が閉状態となって、外部からの水やオイル等の環状隙間への流入を防止できる。また、繋部がせん断力を受ける状態では、通気・排水可能となって、環状隙間に水やオイル等の異物が侵入したとしても、この連通孔及びスリット部を介して外部へ排出することができる。さらに、雰囲気温度や回転膨張等によってダイナミックダンパとシャフトとの間の空間の圧力が変化しても、スリット部を介して環状隙間内の圧力調整を行うことができる。

前記連通孔は、環状隙間から外部に向って外径方向に延びる傾斜孔と、この傾斜孔の開口部を蓋する薄肉部に形成される前記スリット部とからなるのが好ましい。スリット部が薄肉部に形成されるものであるので、連通孔の開閉動作が安定する。すなわち、肉厚部にスリット部が形成されていれば、連通孔の開閉動作の信頼性が低くなる。また、前記スリット部は、少なくとも１個の直線状スリットからなるものであっても、第１の直線状スリットと、この第１の直線状スリットと直交するようにクロスする第２の直線状スリットとからなるものであってもよい。

本発明のダイナミックダンパは、車輪とデファレンシャルギアとの間に配設されるドライブシャフトに装着されるのが好ましい。

本発明では、環状隙間への水やオイル等の異物の侵入を抑制することができ、また、環状隙間に水やオイル等の異物が侵入したとしても、連通孔及びスリットを介して外部へ排出することができる。このため、振動抑制性能の低下やシャフトの腐食を招かない。そして、取付筒部においては、溝やスリット等を設ける必要がなく、取付筒部におけるシール性の低下を防止でき、シャフトの錆対策の向上を達成できる。さらには、取付筒部における締結力（締付力）の低下を招かず、シャフトに対する位置のずれを有効に防止できる。また、雰囲気温度や回転膨張等によってダイナミックダンパとシャフトとの間の空間の圧力が変化しても、スリットを介して環状隙間内の圧力調整を行うことができ、内圧低下によってシャフトとダイナミックダンパ間のシール部からの水やオイルの引き込みの発生を防止できる。

前記連通孔が、傾斜孔と、薄肉部に形成されるスリット部とからなるものでは、連通孔の開閉動作が安定して、水やオイルの排出・流入防止機能の精度の向上を図ることができる。また、スリット部としては、１個の直線状スリットからなるものであっても、直交する第１・第２の直線状スリットからなるものであってもよく、生産性及び設計性に優れたものとなる。

本発明のダイナミックダンパの要部拡大断面図である。 前記ダイナミックダンパのスリット部を示し、（ａ）は第１・第２のスリットからなる簡略図であり、（ｂ）は１個の直線状スリットからなる簡略図である。 前記ダイナミックダンパを示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は正面図である。 前記ダイナミックダンパのスリット部を示し、（ａ）はせん断力を受けていない状態の簡略図を示し、（ｂ）はせん断力を受けている状態の簡略図である。 本発明のダイナミックダンパを装着したドライブシャフトの断面図である。 自動車の駆動系を示す簡略図である。 従来のダイナミックダンパの断面図である。 他の従来のダイナミックダンパを示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は正面図である。 別の従来のダイナミックダンパを示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は正面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図６は自動車の駆動系(後輪駆動車の駆動系)を示し、エンジン１００→トランスミッション１０１→プロペラシャフト１０２→デファレンシャルギア１０３→ドライブシャフト１０４→車輪（タイヤ）１０５というような力の伝達が行われる。

そして、本発明に係るダイナミックダンパ８０は、プロペラシャフト１０２やドライブシャフト１０４に使用される。このダイナミックダンパを用いたドライブシャフト１０４を図５に示す。ドライブシャフト１０４は、固定式等速自在継手５１と摺動式等速自在継手５２とを、シャフト５０にて連結してなるものである。この図例では、固定式等速自在継手５１にバーフィールド型等速自在継手を用い、摺動式等速自在継手５２にトリポード型等速自在継手を用いている。

固定式等速自在継手５１は、軸方向に延びる複数のトラック溝１３が内径面１４に形成された外側継手部材１５と、軸方向に延びる複数のトラック溝１６が外径面１７に円周方向等間隔に形成された内側継手部材１８と、外側継手部材１５のトラック溝１３と内側継手部材１８のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１９と、外側継手部材１５の内径面１４と内側継手部材１８の外径面１７との間に介在してボール１９を保持するケージ２０とを備えている。

摺動式等速自在継手５２は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝２１を設けると共に各トラック溝２１の内側壁に互いに対向するローラ案内面２１ａを設けた外側継手部材２２と、半径方向に突出した３つの脚軸２３を備えたトリポード部材２４と、トリポード部材２４の脚軸２３に装着されるローラユニット２５とを備える。ローラユニット２５は、ローラであるアウタリング２６と、このアウタリング２６の内側に配置されて脚軸２３に外嵌されたインナリング２７と、アウタリング２６とインナリング２７との間に介在された針状ころ２８とで主要部が構成されている。

シャフト５０は、その両端部に雄スプライン５０ａ、５０ｂが形成され、一方の雄スプライン５０ａが固定式等速自在継手５１の内側継手部材１８に嵌入され、他方の雄スプライン５０ｂが摺動式等速自在継手５２のトリポード部材２４に嵌入される。内側継手部材１８の軸心孔３３に雌スプライン３４が形成され、シャフト５０の一方の雄スプライン５０ａが内側継手部材１８の軸心孔３３に嵌入されて、雌スプライン３４に嵌合する。また、シャフト５０の他方の雄スプライン５０ｂがトリポード部材２４のボス部２９の軸心孔３５に嵌入されて、この軸心孔３５の雌スプライン３６に噛合する。

そして、固定式等速自在継手５１には外側継手部材１５の開口部を密封するためのブーツ４０Ａが付設され、摺動式等速自在継手５２には外側継手部材２２の開口部を密封するためのブーツ４０Ｂが付設されている。ブーツ４０Ａ，４０Ｂは、大径端部４０ａと、小径端部４０ｂと、大径端部４０ａと小径端部４０ｂとを連結する蛇腹部４０ｃとからなる。ブーツ４０Ａ，４０Ｂの大径端部４０ａは外側継手部材１５，２２の開口端で締結バンド４２Ａ，４２Ｂにより締め付け固定され、その小径端部４０ｂはシャフトの所定部位で締結バンド４３Ａ、４３Ｂにより締め付け固定されている。

本発明に係るダイナミックダンパ８０は、図１と図３に示すように、回転するシャフト５０に外嵌固定される一対の取付筒部６０ａ、６０ｂと、この一対の取付筒部６０ａ、６０ｂを連結するとともにシャフト５０の外周面よりも大きな内周面を有する筒状連結部６１と、シャフト５０の外周面よりも大きな内周面を有し前記筒状連結部６１に収納される筒状の金属製の重り部材６２とを有する。

一対の取付筒部６０ａ、６０ｂと筒状連結部６１とは、ゴム等の弾性材からなる一体成形品であり、この場合、重り部材６２をインサート部材として、金型を用いたインサート成形によって形成される。

そして、取付筒部６０ａ，６０ｂの外径面には周方向凹溝６５が形成され、この周方向凹溝６５に固定用バンド６６が装着され、この固定用バンド６６を締め付けることによって、取付筒部６０ａ，６０ｂをシャフト５０の所定位置に固定できる。このように、シャフト５０に装着した状態では、筒状連結部６１の内周面６１ａと、これに対向するシャフト５０の外周面６７との間に環状隙間Ｓが形成される。また、取付筒部６０ａ，６０ｂと筒状連結部６１とは繋部７０にて接続されている。

そして、この繋部７０に前記環状隙間Ｓと外部とを連結する連通孔７１が設けられている。この連通孔７１は、図１に示すように、環状隙間Ｓから外部に向って外径方向に延びる傾斜孔７１ａと、この傾斜孔７１ａの開口部を蓋する薄肉部７１ｂに形成される前記スリット部７１ｃとからなる。この場合、傾斜孔７１ａの傾斜角度θ（シャフト５０の軸心に対する角度）としては、例えば、３０°〜７５°程度に設定される。また、傾斜孔７１ａとしては、その断面形状が円形であって、楕円乃至長円形状であっても、三角形状やそれ以上の多角形状であってもよい。薄肉部７１ｂの肉厚としては、筒状連結部６１、繋部７０、及び取付筒部６０ａ，６０ｂの材質や、重り部材６２の重量等に応じて種々変更できる。

スリット部７１ｃとしては、例えば、図２（ａ）に示すように、第１の直線状スリット７２と、この第１の直線状スリット７２と直交するようにクロスする第２の直線状スリット７３とからなるものであっても、図２（ｂ）に示すように、１個の直線状スリット７４からなるものであってもよい。なお、スリット７２，７３，７４の長さ寸法としては、例えは、１ｍｍ〜３ｍｍ程度とする。この場合、傾斜孔７１ａの大きさ（連通孔７１の断面形状が円形の場合では、口径）と同一乃至傾斜孔７１ａよりも小さくするのが好ましい。

このスリット部７１ｃとしては、図４に示すように、重り部材６２（図１参照）に慣性力が生じることなく繋部７０がせん断力を受けていない状態では前記連通孔７１を閉状態（図４（ａ）の状態）とし、重り部材６２に慣性力が生じて繋部７０がせん断力を受けている状態では連通孔７１の通気・排水可能な開状態（図４（ｂ）の状態）となるように設定される。すなわち、スリット部７１ｃは、重り部材６２に対して内径側に位置し、重り部材６２の慣性力によりせん断力が発生した際に、図４（ｂ）に示すように、薄肉部７１ｂに歪が生じ、スリット部７１ｃに隙間７５が生じることになる。

重り部材６２に慣性力が生じてせん断力を受ける部位としては繋部７０である。このため、連通孔７１としては、筒状連結部６１と取付筒部６０ａ、６０ｂとの間の繋部７０、７０のいずれか一方、又は両方に設けることができる。

本発明のダイナミックダンパ８０によれば、繋部７０がせん断力を受けていない状態では、連通孔７１が閉状態となって、外部からの水やオイル等の環状隙間への流入を防止できる。また、繋部７０がせん断力を受けている状態では、通気・排水可能となって、また、環状隙間Ｓに水やオイル等の異物が侵入したとしても、この連通孔７１及びスリット部７１ｃを介して外部へ排出することができる。このため、振動抑制性能の低下やシャフト５０の腐食を招かない。特に、取付筒部６０ａ、６０ｂにおいて、溝やスリット等を設ける必要がなく、取付筒部６０ａ、６０ｂにおけるシール性の低下を防止でき、シャフト５０の錆対策の向上を達成できる。

さらには、取付筒部６０ａ、６０ｂにおける締結力（締付力）の低下を招かず、シャフト５０に対する位置のずれを有効に防止できる。また、雰囲気温度や回転膨張等によってダイナミックダンパ８０とシャフト５０との間の空間の圧力が変化しても、スリット部７１ｃを介して環状隙間Ｓ内の圧力調整を行うことがで、内圧低下によってシャフト５０とダイナミックダンパ８０間のシール部からの水やオイルの引き込みの発生を防止できる。

前記連通孔７１が、傾斜孔７１ａと、薄肉部７１ｂに形成されるスリット部７１ｃとからなるので、連通孔７１の開閉動作が安定して、水やオイルの排出・流入防止機能の精度の向上を図ることができる。また、スリット部７１ｃとしては、１個の直線状スリット７４からなるものであっても、直交する第１・第２の直線状スリット７２，７３からなるものであってもよく、生産性及び設計性に優れたものとなる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、固定式等速自在継手５１として、前記実施形態では、バーフィールドタイプであったが、アンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手であってもよく、摺動式等速自在継手５２としても、トリポードタイプに限らず、ダブルオフセットタイプやクロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手であってもよい。また、摺動式等速自在継手５２としてトリポードタイプを用いる場合、シングルローラタイプであっても、ダブルローラタイプであってもよい。

また、連通孔７１の傾斜孔７１ａの内径寸法、傾斜角度、断面形状、薄肉部７１ｂの肉厚寸法、スリット部７１ｃの形状等としても、繋部７０がせん断力を受けていない状態では、連通孔７１が閉状態となり、繋部７０がせん断力を受けている状態では、通気・排水可能な開状態となる範囲で種々変更できる。さらには、連通孔７１の数は任意である。なお、スリット部７１ｃとして、図４に記載のものに限らず、直線状のスリット数は３個以上あってもよく、スリット数が複数である場合、各スリット７２，７３，７４の長さ寸法としても、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定できるが、これに限るものではなく、また、各スリット７２，７３，７４の長さ寸法が同一であっても相違するものであってもよい。スリット７２，７３，７４の形状として、直線状に限るものではなく、湾曲したもの、ジグザグ状のもの等であってもよい。

適用（使用）する部位として、ドライブシャフト１０４に限るものではなく、プロペラシャフトであっても、さらには、後輪駆動車の駆動軸に限るものではなく、前輪駆動車および４ＷＤ車のフロント駆動軸であってもよい。また、このような自動車の動力伝達系以外にも、回転するシャフトを有する種々の一般機械、電気機械、又は輸送機械等にも使用可能である。

５０ シャフト
６０ａ，６０ｂ 取付筒部
６１ 筒状連結部
６１ａ 内周面
６２ 重り部材
６７ 外周面
７０ 繋部
７１ 連通孔
７１ａ 傾斜孔
７１ｂ 薄肉部
７１ｃ スリット部
７２ 直線状スリット
７３ 直線状スリット
１０３ デファレンシャルギア
１０４ ドライブシャフト
１０５ 車輪
Ｓ 環状隙間（空間）

Claims (5)

1. 回転するシャフトに外嵌固定される一対の取付筒部と、シャフトの外周面よりも大きな内周面を有し前記一対の取付筒部を連結する筒状連結部と、前記筒状連結部に収納される筒状の重り部材とを備え、シャフトの外周面と、筒状連結部の内周面との間に環状隙間が形成されるダイナミックダンパであって、
   前記環状隙間と外部とを連結する連通孔を、筒状連結部と取付筒部との間の繋部に設けるとともに、前記重り部材に慣性力が生じることなく前記繋部がせん断力を受けない状態では前記連通孔を閉状態とし、前記重り部材に慣性力が生じて前記繋部がせん断力を受ける状態では連通孔の通気・排水可能な開状態となるスリット部を前記連通孔が備えていることを特徴とするダイナミックダンパ。
2. 前記連通孔は、環状隙間から外部に向って外径方向に延びる傾斜孔と、この傾斜孔の開口部を蓋する薄肉部に形成される前記スリット部とからなることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックダンパ。
3. 前記スリット部は、少なくとも１個の直線状スリットからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイナミックダンパ。
4. 前記スリット部は、第１の直線状スリットと、この第１の直線状スリットと直交するようにクロスする第２の直線状スリットとからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイナミックダンパ。
5. 車輪とデファレンシャルギアとの間に配設されるドライブシャフトに装着されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のダイナミックダンパ。

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