JP2018096455A - トーショナルダンパ - Google Patents
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Abstract
【課題】トーショナルダンパの耐久性を向上させる。
【解決手段】トーショナルダンパ１０のダンパハブ１１と慣性リング１２との間に装着されるゴム部材１３は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム組成物からなり、表面温度が６０±５℃の時の損失係数（ｔａｎδｐｉ）は０．２７以上である。また、トーショナルダンパ１０の共振点での連続加振時におけるゴム部材１３の表面最高到達温度（Ｔmax）は、Ｔmax=α×ｌｎ（ｔａｎδｐｉ）＋β≦１００（式中、αは−４６．９〜−６０．４の範囲の係数を表し、βは＋９．４〜＋２７．７の範囲の係数を表す）を満たす。
【選択図】図２
【解決手段】トーショナルダンパ１０のダンパハブ１１と慣性リング１２との間に装着されるゴム部材１３は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム組成物からなり、表面温度が６０±５℃の時の損失係数（ｔａｎδｐｉ）は０．２７以上である。また、トーショナルダンパ１０の共振点での連続加振時におけるゴム部材１３の表面最高到達温度（Ｔmax）は、Ｔmax=α×ｌｎ（ｔａｎδｐｉ）＋β≦１００（式中、αは−４６．９〜−６０．４の範囲の係数を表し、βは＋９．４〜＋２７．７の範囲の係数を表す）を満たす。
【選択図】図２
Description
本発明は、車両等のエンジンのクランクシャフトやカムシャフトなどの回転軸に装着されて該回転軸の捩じれ振動を吸収するトーショナルダンパに関する。
車両等のエンジンのクランクシャフトやカムシャフトなどの回転軸の回転を被駆動機器に伝達するトーショナルダンパは、回転軸に取り付けられるダンパハブと、ダンパハブの径方向に配置される慣性リングとを有しており、ダンパハブの外周面と慣性リングの内周面との間隙部にはゴム部材が介在している。
ダンパハブと慣性リングとの間に装着された上記ゴム部材は、車両等の走行中に発生する回転軸の捩じれ振動を低減させて回転軸の破損を防止し、エンジン振動の騒音や振動を低減する役割をする重要な部材である。
特許文献１には、エチレン・プロピレンゴムを含むゴム組成物を架橋して得られ、−４０℃〜１５０℃における損失係数（ｔａｎδ）が０．３５を超えるダンパ用ゴム部材が開示されている。
特許文献２には、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を主材料とし、損失係数の温度依存性が５０℃の温度変化あたり１５％以内の変化率となるように設定されたゴム部材を加硫接着したラバーダンパ装置が開示されている。
特許文献３には、トーショナルダンパのハブと慣性リングとに架橋され、約１２０℃〜１４０℃の高温雰囲気でも優れた耐熱性を示すトーショナルダンパ用ＥＰＤＭ組成物が開示されている。
トーショナルダンパの耐久性を向上させるためには、車両等のエンジン稼働時におけるゴム部材の温度上昇を抑制することが課題となるが、トーショナルダンパに適用される従来のゴム部材は、車両等のエンジン稼働時における温度上昇が大きく、これがトーショナルダンパの耐久性の向上を妨げる要因となっていた。
本発明の目的は、ゴム部材の温度上昇を抑制し、耐久性の向上したトーショナルダンパを提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明は、回転軸に取り付けられ、前記回転軸と一体的に回転するダンパハブと、前記ダンパハブにゴム部材を介して装着された慣性リングと、を有するトーショナルダンパであって、前記ゴム部材は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム組成物からなり、且つ表面温度が６０±５℃の時の損失係数（ｔａｎδｐｉ）が０．２７以上であり、前記トーショナルダンパの共振点での連続加振時における前記ゴム部材の表面最高到達温度（Ｔmax）は、Ｔmax=α×ｌｎ（ｔａｎδｐｉ）＋β≦１００（式中、αは−４６．９〜−６０．４の範囲の係数を表し、βは＋９．４〜＋２７．７の範囲の係数を表す）を満たす。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
本発明によれば、ダンパハブと慣性リングとの間に装着されるゴム部材の温度上昇を抑制することができるので、耐久性の向上したトーショナルダンパを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるトーショナルダンパを示す斜視図であり、図２は、図１に示すトーショナルダンパの一部破断斜視図である。
本実施の形態のトーショナルダンパ１０は、車両等のエンジンのクランクシャフトの先端に装着され、当該クランクシャフトの回転をオルタネータやパワーステアリングなどの被駆動機器に伝達するために使用されるものであって、ダンパハブ１１と、慣性リング１２と、環状のゴム部材１３とを備えている。
ダンパハブ１１は、径方向に伸びるディスク部１１ａと、その径方向中央部に一体に設けられたボス部１１ｂとを有し、ボス部１１ｂがクランクシャフトの先端に締結されて中心軸Ｃを中心に回転駆動される。ダンパハブ１１は、ＦＣ２５０、ＦＣＤ４５０などの鋳鉄からなる。
慣性リング１２は、ダンパハブ１１の径方向外方に配置されており、その外周面にベルトが掛かるプーリ溝１２ａが設けられて動力伝達用のプーリを構成している。慣性リング１２は、ＦＣ２５０などの鋳鉄からなる。
ダンパハブ１１と慣性リング１２との間に装着されたゴム部材１３は、ダンパハブ１１の中心軸Ｃに同軸の外周面と、この外周面に対向する慣性リング１２の内周面との間隙部に挿入され、車両等の走行中に発生するクランクシャフトの捩じれ振動を低減させて破損を防止し、エンジン振動の騒音や振動を低減する役割をする。
本発明者らは、車両等のエンジン稼働時における上記ゴム部材１３の温度上昇を抑制すべく、トーショナルダンパ装着後のゴム部材１３の発熱量と６０℃における損失係数（ｔａｎδｐｉ）との関係について鋭意検討した結果、損失係数（ｔａｎδｐｉ）の大きいゴム部材は、ゴム部材自体の発熱量が少ないという知見を得た。以下、その理由と実験結果について説明する。
なお、以下では、トーショナルダンパ装着後のゴム部材１３の６０℃における損失係数をｔａｎδｐｉ、トーショナルダンパ装着後のゴム部材１３の１２０℃における損失係数をｔａｎδｐｈ、トーショナルダンパ装着前のゴム部材１３の６０℃における損失係数をｔａｎδｉ、トーショナルダンパ装着前のゴム部材１３の１２０℃における損失係数をｔａｎδｈとして記載する。
＜ゴム部材の損失係数（ｔａｎδpi）と捩じれ角度（θts）との関係について＞
まず、図３に示すようなエンジンのクランクシャフトに相当する治具１０１にトーショナルダンパ１００を装着し、治具１０１とトーショナルダンパ１００とに取り付けた２個の加速度センサー１０２、１０３を用いてトーショナルダンパ１００に装着されたゴム部材の捩じれ角度を測定した。トーショナルダンパ１００のゴム部材には、本発明のゴム部材と比較例のゴム部材を使用し、共振点追跡法によりＥＰＤＭを主成分とする合計４種類のゴム部材の捩じれ角度（θts）を測定した。結果を表１に示す。
まず、図３に示すようなエンジンのクランクシャフトに相当する治具１０１にトーショナルダンパ１００を装着し、治具１０１とトーショナルダンパ１００とに取り付けた２個の加速度センサー１０２、１０３を用いてトーショナルダンパ１００に装着されたゴム部材の捩じれ角度を測定した。トーショナルダンパ１００のゴム部材には、本発明のゴム部材と比較例のゴム部材を使用し、共振点追跡法によりＥＰＤＭを主成分とする合計４種類のゴム部材の捩じれ角度（θts）を測定した。結果を表１に示す。
＜測定条件＞
・加振振幅：±０．３５×１０−３ｒａｄ（±０．０２°）
・スイープ速度：１００Ｈｚ/ｍｉｎ
・加振振幅：±０．３５×１０−３ｒａｄ（±０．０２°）
・スイープ速度：１００Ｈｚ/ｍｉｎ
また、後述する実施例に記載の測定方法により上述の４種類のゴム部材の損失係数（ｔａｎδｐi）を測定し、ゴム部材の捩じれ角度（θts）とゴム部材表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）との関係をプロットしたものが表２である。
一般に、ゴム部材のような内部減衰の大きな粘弾性体に振動エネルギーを与えると、このエネルギーの一部は弾性エネルギーとして蓄えられ、残りのエネルギーは、振動の減衰によって熱となり、粘弾性体の温度を上昇させる。
ここで、外力が振動の１サイクルに対して行った単位体積あたりの仕事は、系が得た単位体積あたりの熱量（Ｑ）に等しいことが知られている。このとき、熱量（Ｑ）は、以下の式（１）で表される。
（式中、τ（ｔ）は外力としての剪断力、Ａは剪断面積、ｈは剪断厚み、ｕは粘弾性体の変位をそれぞれ表す）
上記式（１）中のｄｕ（ｔ）を剪断歪ｄγ（ｔ）を用いて表すと、次の式（２）が導かれる。
上記式（１）中のｄｕ（ｔ）を剪断歪ｄγ（ｔ）を用いて表すと、次の式（２）が導かれる。
（式中、Ｇ”（ω、Ｔ）は損失剪断弾性率、γは剪断歪、ωは角周波数、Ｔは温度をそれぞれ表す）
また、一般的に、損失係数（ｔａｎδ）は次の式（３）で表される。
また、一般的に、損失係数（ｔａｎδ）は次の式（３）で表される。
（式中、Ｇ’（ω、Ｔ）は剪断弾性率を表す）
従って、上記の式（２）と式（３）とから、最終的に熱量（Ｑ）は、次の式（４）で表される。
従って、上記の式（２）と式（３）とから、最終的に熱量（Ｑ）は、次の式（４）で表される。
（式中、ｆは周波数、γは剪断歪をそれぞれ表す）
表２に示すように、トーショナルダンパ装着後のゴム部材の捩じれ角度（θts）は、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）が大きくなるにつれて小さくなってゆくことがわかる。特に、表２からわかるように、ゴム部材の捻じれ角度とゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδpi）との間には明白な負の相関が認められ、以下の式で示されることがわかった。
ゴム部材の捩じれ角度（θts）＝α×ｌｎ（ｔａｎδｐi）＋β
但し、α＝−０．２３９〜−０．２４５の範囲の係数
β＝−０．０６５３〜−０．０７５３の範囲の係数
αおよびβの係数は、ゴム捩じれ角度の測定誤差（±０．００５°）及び損失係数（ｔａｎδｐi）の測定誤差（±０．００５）から生じる係数である。
但し、α＝−０．２３９〜−０．２４５の範囲の係数
β＝−０．０６５３〜−０．０７５３の範囲の係数
αおよびβの係数は、ゴム捩じれ角度の測定誤差（±０．００５°）及び損失係数（ｔａｎδｐi）の測定誤差（±０．００５）から生じる係数である。
このように、ゴム部材の捩じれ角度（θts）とゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）が負の相関を有する。すなわち、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）の大きなゴム部材ほど剪断歪γが小さく、トーショナルダンパに与えられるエネルギーが小さくなることを意味し、その結果、上記の式（４）から、損失係数（ｔａｎδｐi)が大きなゴム部材ほど熱量（Ｑ）が小さくなり、結果として温度上昇が小さくなることが推定できる。
そこで、本発明者らは、トーショナルダンパ装着後のゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）とゴム部材の表面最高温度が定常状態になった時の表面到達最高温度との関係について、以下のような検討を行った。
＜ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐｉ）と表面到達最高温度（Ｔmax）との関係について＞
後述する実施例に記載の共振点追跡法を用い、異なる損失係数（ｔａｎδｐi）を有する代表的な２種類のゴム部材（表１に示す本発明品および比較例品）の表面最高到達温度を非接触表面温度計を用いて測定した。結果を表３に示す。
後述する実施例に記載の共振点追跡法を用い、異なる損失係数（ｔａｎδｐi）を有する代表的な２種類のゴム部材（表１に示す本発明品および比較例品）の表面最高到達温度を非接触表面温度計を用いて測定した。結果を表３に示す。
表３からわかるように、ゴム部材の表面温度は、少なくとも試験開始から３０分経過した時点で定常状態となる。
さらに、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）および１２０℃における損失係数（ｔａｎδpｈ）と表面到達最高温度との関係をプロットしたものを表４に示す。
なお、表面温度測定は、図７に示すように高周波捩じれ振動試験機に直接トーショナルダンパ１００をセットし、共振周波数である共振点を連続的に追跡しながら（共振点追跡法）、下記の条件で非接触表面温度計により測定した。
＜測定条件＞
・加振振幅：±０．０５°
・共振周波数：４００Ｈｚ（＋０Ｈｚ〜−３０Ｈｚ）
ここで、共振周波数は、高周波捩じれ振動試験機による共振スイープ法（固有振動数測定）を用い、以下の測定条件にて測定したものである。また、共振周波数の誤差（＋０Ｈｚ〜−３０Ｈｚ）は、試験時間の経過とともに共振周波数が変動する誤差である。
・加振振幅：±０．０５°
・共振周波数：４００Ｈｚ（＋０Ｈｚ〜−３０Ｈｚ）
ここで、共振周波数は、高周波捩じれ振動試験機による共振スイープ法（固有振動数測定）を用い、以下の測定条件にて測定したものである。また、共振周波数の誤差（＋０Ｈｚ〜−３０Ｈｚ）は、試験時間の経過とともに共振周波数が変動する誤差である。
＜測定条件＞
・加振振幅：±０．８５×１０−３ｒａｄ（±０．０５°）
・スイープ速度：１００Ｈｚ/ｍｉｎ
ところで、一般的にトーショナルダンパの共振周波数（fｎ）は、
ｆｎ＝（１／２π）×（ｋ／Ｉｄ）１／２
（ここで、ｋ：ばね定数、Ｉｄ：慣性質量）で表せる）。
・加振振幅：±０．８５×１０−３ｒａｄ（±０．０５°）
・スイープ速度：１００Ｈｚ/ｍｉｎ
ところで、一般的にトーショナルダンパの共振周波数（fｎ）は、
ｆｎ＝（１／２π）×（ｋ／Ｉｄ）１／２
（ここで、ｋ：ばね定数、Ｉｄ：慣性質量）で表せる）。
従って、共振周波数は、ばね定数であるゴム部材およびダンパの慣性質量により種々の値をとり得るが、本測定で用いたトーショナルダンパの共振周波数は４００Ｈｚであった。
この結果、表４に示すように、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）とゴム部材の表面最高到達温度との間には、良好な負の相関関係が見られ、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）が大きくなるにつれて、ゴム部材の表面到達最高到達温度が低くなってゆくことが判明した。このことは、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）が大きくなるほど、剪断歪γ（≒捻じれ角度）が小さくなるために、トーショナルダンパに与えられるエネルギーが小さくなり、その結果、上記の（４）式から熱量（Ｑ）が小さくなるために、結果として温度上昇が小さくなるという仮説を検証することができた。
また、ゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）とゴム部材の表面最高到達温度との負の相関関係は、表面温度６０℃において特に良好であり、表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐi）とゴム部材の表面最高到達温度（Ｔmax）との間には、式（５）のような関係のあることがわかった。
（式中、αは−４６．９〜−６０．４の範囲の係数を表し、βは＋９．４〜＋２７．７の範囲の係数を表す）
なお、式（５）中の係数α、βは、損失係数（ｔａｎδｐi）の測定誤差±０．００５、表面温度測定誤差±５℃から得られる係数である。また、表面最高到達温度（Ｔmax）とは、ゴム部材の温度上昇＋環境温度（表４の場合は２３℃）を意味する。
一方、ゴム部材の表面温度１２０℃における損失係数（ｔａｎδｐｈ）と表面最高到達温度（Ｔmax）との間には良好な相関が得られない。これは、ＥＰＤＭゴム組成物の特性、例えば高温時の損失係数改善のために添加する添加剤により、ＥＰＤＭのゴム架橋密度が変化してしまうために、高温側（ここでは１２０℃）の損失係数（ｔａｎδｐｈ）とゴム部材の表面最高到達温度との良好な相関が得られなかったと考えられる。
なお、ゴム部材の表面温度が１００℃よりも大きくなると、ゴム部材を構成するゴム組成物の材料物性（例えば、引張強さ、モジュラスなど）が低下し、耐久性が悪化する。そのため、上限温度を１００℃とした。
次に、本実施の形態のゴム部材１３の構成について詳述する。
本実施の形態のゴム部材１３は、エチレン・プロピレン・ジエン三元コポリマー（ＥＰＤＭ）を主成分とするゴム組成物を常法により所定形状（本例では円筒形）に加硫成形することによって得られたものである。
また、上記ゴム組成物に添加されるカーボンブラック量とトーショナルダンパ装着前のゴム部材単体の損失係数（ｔａｎδi）との間には相関関係があり、図４に示すように、カーボンブラック量の増加に比例して損失係数（ｔａｎδi）も大きくなる。従って、上記ゴム組成物にはＥＰＤＭ１００重量部に対してカーボンブラック１００重量部以上を添加することが好ましい。
さらに、上記ゴム組成物にはプロセスオイル５０重量部以上が添加され、上記ＥＰＤＭのポリマー分率は、２０％以上４０％以下であることが好ましい（後述する実施例の表６参照）。
また、耐久性の観点から、上記ゴム組成物にはＥＰＤＭ１００重量部に対してカーボンブラック１４０重量部以上、プロセスオイル７０重量部以上をそれぞれ添加することがより好ましい（後述する実施例の表６参照）。
さらに、ゴム組成物に添加されるカーボンブラックの粒径とゴム部材の６０℃における損失係数（ｔａｎδi）との間にも相関関係があり、カーボンブラックの粒径が小さいほど、損失係数（ｔａｎδi）が大きくなる。
換言すると、カーボンブラックのヨウ素吸着量が多いほど、カーボンブラックの粒径が小さくなり、ゴム部材の６０℃における損失係数（ｔａｎδi）が大きくなる。また、ＤＢＰ(可塑剤：フタル酸ジブチル(Dibutyl phthalate))吸油量が多いほど、カーボンブラックのストラクチャーが大きくなり、導電性が向上するため、ゴム部材をトーショナルダンパに装着したときに、トーショナルダンパの帯電を防止できると同時に、耐久性を向上させることができる。
具体的には、ゴム組成物に添加されるカーボンブラックは、ヨウ素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以上１５０ｍｇ／ｇ以下、ＤＢＰ吸油量が４０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であるものが好ましい（表５参照）。
ところで、ゴム組成物には、カーボンブラックに加え、加硫剤として、過酸化物、共架橋剤などが含有される。
過酸化物としては、
１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルペルオキシ）ヘキサン、
１，３−ジ（２−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、
ジｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、
ジクミルペルオキシド、
Ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、
ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド、
などを用いることができる。
１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルペルオキシ）ヘキサン、
１，３−ジ（２−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、
ジｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、
ジクミルペルオキシド、
Ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、
ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド、
などを用いることができる。
共架橋剤としては、
トリアリルイソシアネート、
エチレングリコールジメタクリレート、
トリメチロールプロパントリメタクリレート、
トリアリルシアヌレート、
キノンジオキシム、
１，２−ポリブタジエン、
などを用いることができる。
トリアリルイソシアネート、
エチレングリコールジメタクリレート、
トリメチロールプロパントリメタクリレート、
トリアリルシアヌレート、
キノンジオキシム、
１，２−ポリブタジエン、
などを用いることができる。
また、ゴム組成物には、上記した成分の他、周知のゴム添加剤（プロセスオイル（鉱物油）、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸亜鉛、老化防止剤など）が含有される。
本実施の形態のトーショナルダンパ１０は、上記のようなゴム組成物を加硫成形して環状のゴム部材１３を作製した後、図５に示すように、ダンパハブ１１のボス部１１ｂが鉛直方向となるようにダンパハブ１１と慣性リング１２とを支持台（図示せず）上に配置した状態で、プレスなどの圧入治具を用いてダンパハブ１１の外周面と慣性リング１２の内周面との間隙部１４にゴム部材１３を圧入することによって製造される。このようにして製造された部品を圧入タイプトーショナルダンパという。
ダンパハブ１１と慣性リング１２との間隙部１４にゴム部材１３を圧入する際は、ゴム部材１３の平均圧縮率が１０％〜４０％の範囲になるような圧入とすることが好ましい。ゴム部材１３の平均圧縮率が１０％未満の場合は、トーショナルダンパ１０のスリップトルクが所望の値とならず、ベルトに動力が伝わり難くなる。また、４０％より大きな平均圧縮率では、ゴム部材１３に応力集中することでゴムに亀裂が発生し、耐久性が劣化してしまうため好ましくない。
さらに、ゴム部材１３の平均圧縮率は、１０％〜３０％の範囲がより好ましい。平均圧縮率がこの範囲内であれば、特に、耐久試験において、慣性リング１２あるいはダンパハブ１１との摩擦によるゴム摩耗粉の発生を抑えることができ、良好な耐久性が得られる。さらに圧入性が良好となり、安定した寸法精度を実現できる。
ここで、ゴム部材１３の圧縮率とは、トーショナルダンパの半径方向の圧縮率であり、半径方向圧縮率とは、図５のゴム部材１３の装着前の厚み（ｔ０）が装着によって圧縮されて厚みが（ｔ1）になることであり、半径方向圧縮率は、式（６）で表される。
ところで、ゴム部材１３をダンパハブ１１と慣性リング１２に挿入する際に、図６に示すようにダンパハブ１１と慣性リング１２との隙間部は一定の間隔でなく、ゴム部材１３の圧入方向入口部分は、ゴム部材１３を挿入し易いように広めの隙間部を有している。
また、トーショナルダンパの種類によっては、慣性リング内周の中央部、ハブ中央部付近に圧入したゴム部材の左右方向（紙面上）にゴム部材の抜けを防止するために凸状の突起を設けている。
このように、トーショナルダンパにゴム部材を圧入した場合には、慣性リング内周面とハブ外周面とで形成される隙間部は一定ではない。すなわち、図６のようにｔ１〜ｔ５のような空隙距離を有する。そのため、ゴム部材の圧縮率は部分的に異なる圧縮率となっている。
そこで、式（７）で示すような圧縮率が異なる領域の加重平均した圧縮率を平均圧縮率とした。
ただし、ｔ０：圧入前のゴム部材の厚み
ｔｎ：異なる空隙部へ挿入（圧入）した時の最大空隙間隔部分の
ゴム部材の厚み
Ｌ０：トーショナルダンパの幅
Ｌｎ：トーショナルダンパ各種空隙部のそれぞれの幅方向長さ
ｎ：圧縮率が異なる領域の数であり、１から５までの整数。
ｔｎ：異なる空隙部へ挿入（圧入）した時の最大空隙間隔部分の
ゴム部材の厚み
Ｌ０：トーショナルダンパの幅
Ｌｎ：トーショナルダンパ各種空隙部のそれぞれの幅方向長さ
ｎ：圧縮率が異なる領域の数であり、１から５までの整数。
なお、ｔ１、ｔ５は傾斜を有する開口部分（Ｌ１、Ｌ５）の中心位置（Ｌ１／２、Ｌ５／２）での空隙距離である。
また、Ｌ５が傾斜部を有せず開口していない場合に、ｔ５＝ｔ４であれば、ｎ＝４となる。さらに、中央部の凸部がない場合もあり、その場合に、ｔ２〜ｔ４までが同じ空隙距離であればｎ＝３となる。
このように、隙間部間隔が同じ領域はｎ＝１とカウントし、隙間間隔が異なる領域があればｎが漸次増えて行き、任意隙間間隔によりｎは最大５までを採ることができる。
また、トーショナルダンパ１０の耐久性を向上させる観点から、トーショナルダンパ装着前のゴム部材１３は、３００％伸長時のモジュラス（Ｍｐａ）と５０％伸長時のモジュラス（Ｍｐａ）との比（３００％伸長時モジュラス／５０％伸長時モジュラス）を７．２以上とすることが望ましい。３００％伸長時のモジュラス（Ｍｐａ）と５０％伸長時のモジュラス（Ｍｐａ）との比（３００％伸長時モジュラス／５０％伸長時モジュラス）比が７．２より小さい場合には、外力を加えたときのゴム部材の歪が大きくなり、耐久時にゴム部材が破損したりする場合がある。
本実施の形態のトーショナルダンパ１０の製造方法としては、上記した圧入法の他、ゴム部材を構成するダンパゴム組成物をダンパハブ１１と慣性リング１２との間隙部に注入して加熱する加硫接着法がある。加硫接着法により製造された部品を加硫接着タイプトーショナルダンパという。
加硫接着法によれば、圧入法に比べてゴム部材の本来の特性を発揮し易いが、接着不良を引き起こし易く、ダンパハブ１１や慣性リング１２との接着力を高めるための調整が必要となる。圧入法ではゴム部材が圧縮されるので、ダンパゴム組成物本来の特性が多少犠牲になるが、圧入という簡易な工程で接着不良が生じない利点がある。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
次に、本発明の実施例について説明する。
＜ゴム部材の製造＞
（ダンパゴム組成物の調整工程）
まず、３．５リットルのバンバリーミキサーにＥＰＤＭ１００重量部を投入し、回転数４０ｒｐｍで１分間素練りした後、カーボンブラック１００重量部、プロセスオイル５０重量部、亜鉛華５重量部、ステアリン酸亜鉛１重量部、老化防止剤２重量部を投入して２分間混練し、さらに１分間混練した後、混練物をバンバリーミキサーから排出した。続いて、排出した混練物をロール間隔５ｍｍとした１２インチロールに巻き付けてシート状に成形し、成形した生地を室温にて１２時間以上放置した。
（ダンパゴム組成物の調整工程）
まず、３．５リットルのバンバリーミキサーにＥＰＤＭ１００重量部を投入し、回転数４０ｒｐｍで１分間素練りした後、カーボンブラック１００重量部、プロセスオイル５０重量部、亜鉛華５重量部、ステアリン酸亜鉛１重量部、老化防止剤２重量部を投入して２分間混練し、さらに１分間混練した後、混練物をバンバリーミキサーから排出した。続いて、排出した混練物をロール間隔５ｍｍとした１２インチロールに巻き付けてシート状に成形し、成形した生地を室温にて１２時間以上放置した。
次に、上記の生地をロール間隔４ｍｍとして６インチロールに巻き付けて過酸化物として、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン３．５重量部、および共架橋剤としてトリメチロールプロパントリメタクリレート２重量部を練り込み、切り返しを左右３回ずつ行い、続いて丸め通しを５回行った後、シート状に成形した。
（ダンパゴム組成物の加硫工程）
次に、上記のシートを金型にセットし、１８０℃にて１０分間のプレス加硫を行って２ｍｍ厚のゴムシートを作製し、さらに１５０℃の恒温槽にて６時間の加熱処理を行った。
次に、上記のシートを金型にセットし、１８０℃にて１０分間のプレス加硫を行って２ｍｍ厚のゴムシートを作製し、さらに１５０℃の恒温槽にて６時間の加熱処理を行った。
また、ダンパゴム組成物の組成比を変えた以外は上記と同様の方法で表６に示す実施例２〜実施例５および比較例１、２のゴム部材を作製した。ただし、実施例１〜実施例５では、ヨウ素吸着量およびＤＢＰ吸油量が表５の破線で示す範囲にあるカーボンブラック１を使用し、比較例２ではカーボンブラック２を使用した。
＜ゴム部材の評価＞
１．下記条件によりＪＩＳ Ｋ６３９４に基づいて実施例１〜実施例５および比較例２のゴム部材の６０℃における損失係数（ｔａｎδi）、１２０℃における損失係数（ｔａｎδh）および損失係数比（ｔａｎδｈ／ｔａｎδｉ）をそれぞれ測定した。結果を表６に示す。
１．下記条件によりＪＩＳ Ｋ６３９４に基づいて実施例１〜実施例５および比較例２のゴム部材の６０℃における損失係数（ｔａｎδi）、１２０℃における損失係数（ｔａｎδh）および損失係数比（ｔａｎδｈ／ｔａｎδｉ）をそれぞれ測定した。結果を表６に示す。
測定器：上島製作所製 粘弾性アナライザＹＲ−７１３０
変形方法：引張
周波数：１００Ｈｚ
振幅：±１％
プレロード：４８０ｍＮ
試験片形状：加硫成形後のゴム部材から採取した
２０ｍｍ（つかみ間隔）×４ｍｍ（幅）×２ｍｍ（厚さ）の短冊形状片
変形方法：引張
周波数：１００Ｈｚ
振幅：±１％
プレロード：４８０ｍＮ
試験片形状：加硫成形後のゴム部材から採取した
２０ｍｍ（つかみ間隔）×４ｍｍ（幅）×２ｍｍ（厚さ）の短冊形状片
２．ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいてデュロメータＡを使用し、１秒以内に読み取る方式で実施例１〜実施例５および比較例２のゴム部材の硬さを測定した。結果を表６に示す。
３．ＪＩＳ Ｋ６２５１に基づいて実施例１〜実施例５および比較例２のゴム部材の引張強さ（Ｍｐａ）、伸び（％）およびモジュラス（３００％伸長時のモジュラス、５０％伸長時のモジュラスおよびそれらの比）を測定した。結果を表６に示す。
＜圧入タイプトーショナルダンパの評価＞
１．実施例１〜実施例５および比較例１、２のゴム組成物を用いて環状のゴム部材（図５のゴム部材１３参照）を作製し、ハブと慣性リングとの間隙部に平均圧縮率１０〜４０％で圧入してトーショナルダンパを製造した。
１．実施例１〜実施例５および比較例１、２のゴム組成物を用いて環状のゴム部材（図５のゴム部材１３参照）を作製し、ハブと慣性リングとの間隙部に平均圧縮率１０〜４０％で圧入してトーショナルダンパを製造した。
次に、トーショナルダンパ（実施例１〜実施例５、比較例１、２）に装着されたゴム部材の表面温度６０℃における損失係数（ｔａｎδｐｉ）、ゴム部材の表面温度１２０℃における損失係数（ｔａｎδｐｈ）および損失係数比（ｔａｎδｐｈ／ｔａｎδｐｉ）を高周波振動試験機による共振スイープ法（固有振動数測定）で測定した。
＜測定条件＞
・ゴム温度：６０±５℃、１２０±５℃
・加振振幅：±１．７×１０−３ｒａｄ（±０．１°）
・スイープ速度：１００Ｈｚ/ｍｉｎ
・ゴム温度：６０±５℃、１２０±５℃
・加振振幅：±１．７×１０−３ｒａｄ（±０．１°）
・スイープ速度：１００Ｈｚ/ｍｉｎ
１．また、トーショナルダンパ（実施例１〜実施例５、比較例１、２）の共振点での連続加振時（既述の共振点追跡法）における各ゴム部材の表面最高到達温度を非接触表面温度計により測定し、同時に同法により所定時間経過後の耐久性の評価を行った。結果を表６に示す。なお、表６の耐久性については、所定時間経過前にゴムの破損のあったものを「×（バツ）」と、所定時間経過後ではゴム部の外観に異常はないが、所定時間以上でゴム部材の物性値変化（例えばモジュラス）したものを「○（丸）」と、所定時間経過後にゴム部の外観に異常がなく、物性値の変化もなかったものを「◎（２重丸）」とした。
表６に示すように、実施例１〜実施例５のトーショナルダンパは、ゴム部材の温度上昇が抑制され、良好な耐久性を示すことがわかった。
以上、本発明のトーショナルダンパについて詳述したが、本発明は前記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明のトーショナルダンパは、自動車、建設機械、船舶等のクランクシャフトのみならず、エンジンのカムシャフトなどの種々の回転軸における捩じれ振動を低減するために適用することができ、外周面にプーリ溝が形成されていないタイプの慣性リングを有するトーショナルダンパや、ボス部を備えていないハブを有するトーショナルダンパなどにも適用することができる。
１０ トーショナルダンパ
１１ ダンパハブ
１１ａ ディスク部
１１ｂ ボス部
１２ 慣性リング
１２ａ プーリ溝
１３ ゴム部材
１４ 間隙部
１００ トーショナルダンパ
１０１ 治具
１０２、１０３ 加速度センサー
１１ ダンパハブ
１１ａ ディスク部
１１ｂ ボス部
１２ 慣性リング
１２ａ プーリ溝
１３ ゴム部材
１４ 間隙部
１００ トーショナルダンパ
１０１ 治具
１０２、１０３ 加速度センサー
Claims (6)
- 回転軸に取り付けられ、前記回転軸と一体的に回転するダンパハブと、
前記ダンパハブにゴム部材を介して装着された慣性リングと、
を有するトーショナルダンパであって、
前記ゴム部材は、ＥＰＤＭを主成分とするゴム組成物からなり、
前記ダンパハブと前記慣性リングとの間に装着された前記ゴム部材は、表面温度が６０±５℃の時の損失係数（ｔａｎδｐｉ）が０．２７以上であり、
前記トーショナルダンパの共振点での連続加振時における前記ゴム部材の表面最高到達温度（Ｔmax）は、以下の式
Ｔmax=α×ｌｎ（ｔａｎδｐｉ）＋β≦１００
（式中、αは−４６．９〜−６０．４の範囲の係数を表し、βは＋９．４〜＋２７．７の範囲の係数を表す）
を満たす、トーショナルダンパ。 - 請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、
前記トーショナルダンパ装着前の前記ゴム部材の６０℃における損失係数（ｔａｎδｉ）が０．３３以上である、トーショナルダンパ。 - 請求項１または２記載のトーショナルダンパにおいて、
前記ゴム部材は、前記ゴム組成物を加硫成形したものであり、
前記ゴム組成物には、前記ＥＰＤＭ１００重量部に対してカーボンブラック１００重量部以上、プロセスオイル５０重量部以上がそれぞれ添加され、
前記ＥＰＤＭのポリマー分率は、２０％以上４０％以下である、トーショナルダンパ。 - 請求項３記載のトーショナルダンパにおいて、
前記ゴム組成物に添加された前記カーボンブラックは、ヨウ素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以上１５０ｍｇ／ｇ以下であり、ＤＢＰ吸油量が４０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下である、トーショナルダンパ。 - 請求項１乃至３記載のトーショナルダンパにおいて、
前記ゴム部材は、３００％伸長時のモジュラスと５０％伸長時のモジュラスとの比が７．２以上である、トーショナルダンパ。 - 請求項１、２、３または５のいずれか一項に記載のトーショナルダンパにおいて、
前記ゴム部材は、前記ダンパハブと前記慣性リングとの間に、以下の式で示される半径方向の平均圧縮率で圧入されている、トーショナルダンパ。
ただし、 ｔ０：圧入前のゴム部材の厚み
ｔｎ：異なる空隙部へ挿入（圧入）した時のゴム部材の厚み
Ｌ０：トーショナルダンパの幅
Ｌｎ：トーショナルダンパ各種空隙部のそれぞれの幅方向長さ
ｎ：圧縮率が異なる領域の数であり、１から５までの整数。
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