JP2020063830A

JP2020063830A - トーショナルダンパ

Info

Publication number: JP2020063830A
Application number: JP2018197576A
Authority: JP
Inventors: 成田　信彦; Nobuhiko Narita; 信彦成田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: JP7142532B2

Abstract

【課題】トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させる。【解決手段】ハブ１１に同軸上に設けた第１および第２バネ受け４１，１５間にマス２１が円周方向および軸方向に変位可能に保持され、第１バネ受け４１とマス２１の間に第１板バネ５１が設けられ、第２バネ受け１５とマス２１の間に第２板バネ６１が設けられている。第１バネ受け４１の端面に谷形状の第１凹部４４が設けられ、第１板バネ５１に山折り形状の第１突起５２が設けられ、第１突起５２が第１凹部４４に挿入され第１凹部４４の内面と接触している。また、第２バネ受け１５の端面に谷形状の第２凹部１６が設けられ、第２板バネ６１に山折り形状の第２突起６２が設けられ、第２突起６２が第２凹部１６に挿入され第２凹部１６の内面と接触している。【選択図】図５

Description

本発明は、トーショナルダンパに関する。

図６に示すようにトーショナルダンパ１０１は、ハブ１０２にバネ１０３を介してマス１０４を連結した構造を備え、バネ１０３およびマス１０４の組み合わせよりなる共振系の共振周波数をクランクシャフト等の防振対象物の捩り共振周波数と一致させることで、防振対象物の捩り共振を吸収し、振動を低減させる機能を発揮する。

バネ１０３はゴム材よりなる。ゴム材は捩り方向（トーショナルダンパ円周方向）のほかに各方向全て（６自由度）に剛性を有することから、所定の質量を備えるマス１０４を所定の位置に保持する機能を有し、よって簡素な構造でトーショナルダンパ１０１を成立させることができる。また、ゴム材は粘弾性減衰特性を有することから、トーショナルダンパ１０１に必要とされる減衰特性が予め備わっており、よって優れた防振性能を発揮しやすい。

実用新案登録第２５２４５１１号公報特開平５−２１５２０２号公報特開２００４−８４６８１号公報

しかしながら、ゴム材は一般に耐熱性に乏しく、エンジン内部への装着に適さないことがある。また、ゴム材は一般に耐油性に乏しく、エンジン内部への装着に適さないことがある。したがってバネを含むトーショナルダンパ全体として耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させたいとの要望がある。

本発明は、トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることを課題とする。

本発明のトーショナルダンパは、同軸上に第１および第２バネ受けを設けたハブと、前記第１および第２バネ受け間に配置され、前記ハブにラジアルベアリングを介して円周方向および軸方向に変位可能に保持されたマスと、前記第１バネ受けおよび前記マス間に配置され、前記マスに保持され、前記マスと共に回転する第１板バネと、前記第１板バネに対向する前記第１バネ受けの端面に設けられ、円周方向一方へ向けて前記第１板バネから離れる向きと近付く向きとにそれぞれ傾斜するテーパ面を有して谷形状に形成された第１凹部と、前記第１板バネに設けられ、前記第１バネ受けへ向けての山折り形状をなし、前記第１凹部に挿入され、前記第１凹部の内面と接触する第１突起と、前記第２バネ受けおよび前記マス間に配置され、前記マスに保持され、前記マスと共に回転する第２板バネと、前記第２板バネに対向する前記第２バネ受けの端面に設けられ、円周方向一方へ向けて前記第２板バネから離れる向きと近付く向きとにそれぞれ傾斜するテーパ面を有して谷形状に形成された第２凹部と、前記第２板バネに設けられ、前記第２バネ受けへ向けての山折り形状をなし、前記第２凹部に挿入され、前記第２凹部の内面と接触する第２突起と、を備える。

本発明では、トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることができる。

実施の形態のトーショナルダンパを示す図で、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその背面方向から視た斜視図同トーショナルダンパの正面図（Ａ）は同トーショナルダンパに備えられるバネ保持具を背面方向から視た斜視図、（Ｂ）は同トーショナルダンパに備えられるマス、第１板バネおよび第２板バネの組立て状態を示す斜視図、（Ｃ）は同トーショナルダンパに備えられるハブの斜視図（Ａ）は同トーショナルダンパを円周上突起位置で裁断した断面斜視図、（Ｂ）は同トーショナルダンパを円周上リベット位置で裁断した断面斜視図（Ａ）は同トーショナルダンパを一部切欠きした斜視図、（Ｂ）は同トーショナルダンパを一部切欠きした正面図背景技術として説明したトーショナルダンパの半裁断面図

図１ないし図５に示すように、実施の形態に係るトーショナルダンパ１は、防振対象物である車両用エンジンのクランクシャフト（図示せず）に取り付けられる環状のハブ１１を備え、このハブ１１に、マス（振動リング）２１、ラジアルベアリング３１（図４）、第１バネ受けとしてのバネ保持具４１、第１板バネ５１および第２板バネ６１を組み付けている。

各部品はいずれも環状に形成され、同軸上に配置されている。ハブ１１、マス２１、バネ保持具４１、第１板バネ５１および第２板バネ６１はそれぞれ金属製の部品とされている。ラジアルベアリング３１は銅など金属製の滑り軸受、またはＰＴＦＥなど高耐熱性樹脂よりなるものとされている。トーショナルダンパ１はゴム製の部品を備えていない。

図４に示すように、ハブ１１は、クランクシャフトの先端に固定されるボス部１２を備え、このボス部１２の軸方向一方（図では左方）の端部から径方向外方へ向けて端面部１３を一体に設け、端面部１３の外周端部から軸方向一方へ向けて筒状部１４を一体に設け、端面部１３の外周端部から径方向外方へ向けて第２バネ受けとしてのフランジ部１５を一体に設けている。

マス２１は、径方向に長い断面長方形状に形成され、ハブ１１における筒状部１４の外周側であってフランジ部１５の軸方向一方の側に配置されている。

ラジアルベアリング３１は、筒状に形成され、ハブ１１における筒状部１４の外周面とマス２１の内周面の間に介装されている。このようにハブ１１の筒状部１４とマス２１の間にラジアルベアリング３１が介装されているので、マス２１はハブ１１に対し径方向に変位せず、円周方向および軸方向のみに変位可能とされている。

バネ保持具４１は、ハブ１１における筒状部１４の先端外周面に嵌合され固定される筒状部４２を備え、この筒状部４２の軸方向他方（図では右方）の端部から径方向外方へ向けてフランジ部４３を一体に設けている。

第１板バネ５１は、平板環状に形成され、マス２１とバネ保持具４１におけるフランジ部４３の間に配置されている。第１板バネ５１はリベット７１をもってマス２１に固定されている。

第２板バネ６１は、平板環状に形成され、マス２１とハブ１１におけるフランジ部１５の間に配置されている。第２板バネ６１はリベット７１をもってマス２１に固定されている。

図３（Ａ）に示すように、第１板バネ５１に対向するバネ保持具４１のフランジ部４３の端面に第１凹部４４が設けられている。

第１凹部４４は、円周方向一方（矢印Ｄ）へ向けて第１板バネ５１から徐々に離れる向き（軸方向一方へ向けての向き）に傾斜するテーパ面（下りテーパ面）４５と、同じく円周方向一方へ向けて第１板バネ５１に徐々に近付く向き（軸方向他方へ向けての向き）に傾斜するテーパ面（上りテーパ面）４６とが連続的に組み合わされることによりＶ字の谷形状をなすものとして形成されており、このような形状の第１凹部４４が円周方向に複数設けられている（例えば８等配）。一対のテーパ面４５，４６の傾斜角度（軸直角平面に対する傾斜角度）は互いに同等に設定されている。

第１凹部４４に対応して、第１板バネ５１に第１突起５２が設けられている。

図３（Ｂ）に示すように、第１突起５２は、円周方向一方（矢印Ｄ）へ向けてバネ保持具４１のフランジ部４３に徐々に近付く向き（軸方向一方へ向けての向き）に傾斜するテーパ部（上りテーパ部）５３と、同じく円周方向一方へ向けてバネ保持具４１のフランジ部４３から徐々に離れる向き（軸方向他方へ向けての向き）に傾斜するテーパ部（下りテーパ部）５４とが連続的に組み合わされることによりＶ字の山折り形状をなすものとして形成されており、このような形状の第１突起５２が円周方向に複数設けられている（例えば８等配）。一対のテーパ部５３，５４の傾斜角度（軸直角平面に対する傾斜角度）は互いに同等に設定されている。

第１突起５２は、第１板バネ５１の円周上一部に設けられており、互いに隣り合う第１突起５２の間には平面部５５が設けられている。したがって第１板バネ５１には第１突起５２と平面部５５が円周上交互に設けられており、このうちの平面部５５において第１板バネ５１がマス２１にリベット止めされている。

図５（Ｂ）に示すように、第１突起５２は第１凹部４４に挿入され、第１凹部４４の内面に接触している。第１板バネ５１の平面部５５とバネ保持具４１のフランジ部４３の間には軸方向クリアランスが設定され、リベット７１とバネ保持具４１のフランジ部４３の間にはここにも軸方向クリアランスが設定されている。したがって平面部５５およびリベット７１はバネ保持具４１に接触しておらず、第１突起５２のみがバネ保持具４１に接触している。

マス２１が軸方向一方へ向けて変位し、これに伴って第１板バネ５１が軸方向一方へ向けて変位したときに第１板バネ５１がバネ保持具４１に押し付けられ弾性変形して軸方向のバネ性を発揮しやすいよう、第１突起５２の背面側（軸方向他方の側）に位置して第１板バネ５１とマス２１との間に軸方向クリアランスｃ_１が形成されている。

この軸方向クリアランスｃ_１を形成するため、マス２１の軸方向一方の端面に凹部２２が設けられている。凹部２２は第１突起５２に合わせて複数が等配状に設けられている（例えば８等配）。

凹部２２の円周方向幅ｗ_１は第１突起５２の円周方向幅ｗ_２よりも大きく形成されている。したがって第１突起５２と連続するように第１突起５２の円周方向両側に位置して平面部５５の端部にマス２１に接触しない平面状の軸方向板バネ部（軸方向たわみ部）５６が設けられている。この軸方向板バネ部５６はマス２１によって片持ち状に保持されているので、軸方向クリアランスｃ_１を狭める向きに弾性変形する。したがってこの軸方向板バネ部５６が第１板バネ５１における軸方向のバネ性を発揮する部分とされている。

図２および図３（Ｃ）に示すように、第２板バネ６１に対向するハブ１１のフランジ部１５の端面に第２凹部１６が設けられている。

第２凹部１６は、円周方向一方（矢印Ｄ）へ向けて第２板バネ６１から徐々に離れる向き（軸方向他方へ向けての向き）に傾斜するテーパ面（下りテーパ面）１７と、同じく円周方向一方へ向けて第２板バネ６１に徐々に近付く向き（軸方向一方へ向けての向き）に傾斜するテーパ面（上りテーパ面）１８とが連続的に組み合わされることによりＶ字の谷形状をなすものとして形成されており、このような形状の第２凹部１６が円周方向に複数設けられている（例えば８等配）。一対のテーパ面１７，１８の傾斜角度（軸直角平面に対する傾斜角度）は互いに同等に設定されている。

第２凹部１６に対応して、第２板バネ６１に第２突起６２が設けられている。

図５に示すように、第２突起６２は、円周方向一方へ向けてハブ１１のフランジ部１５に徐々に近付く向き（軸方向他方へ向けての向き）に傾斜するテーパ部（上りテーパ部）６３と、同じく円周方向一方へ向けてハブ１１のフランジ部１５から徐々に離れる向き（軸方向一方へ向けての向き）に傾斜するテーパ部（下りテーパ部）６４とが連続的に組み合わされることによりＶ字の山折り形状をなすものとして形成されており、このような形状の第２突起６２が円周方向に複数設けられている（例えば８等配）。一対のテーパ部６３，６４の傾斜角度（軸直角平面に対する傾斜角度）は互いに同等に設定されている。

第２突起６２は、第２板バネ６１の円周上一部に設けられており、互いに隣り合う第２突起６２の間には平面部６５が設けられている。したがって第２板バネ６１には第２突起６２と平面部６５が円周上交互に設けられており、このうちの平面部６５において第２板バネ６１がマス２１にリベット止めされている。

図５（Ｂ）に示すように、第２突起６２は第２凹部１６に挿入され、第２凹部１６の内面に接触している。第２板バネ６１の平面部６５とハブ１１のフランジ部１５の間には軸方向クリアランスが設定され、リベット７１とハブ１１のフランジ部１５の間にはここにも軸方向クリアランスが設定されている。したがって平面部６５およびリベット７１はハブ１１に接触しておらず、第２突起６２のみがハブ１１に接触している。

マス２１が軸方向他方へ向けて変位し、これに伴って第２板バネ６１が軸方向他方へ向けて変位したときに第２板バネ６１がハブ１１のフランジ部１５に押し付けられ弾性変形して軸方向のバネ性を発揮しやすいよう、第２突起６２の背面側（軸方向一方の側）に位置して第２板バネ６１とマス２１との間に軸方向クリアランスｃ_２が形成されている。

この軸方向クリアランスｃ_２を形成するため、マス２１の軸方向他方の端面に凹部２３が設けられている。凹部２３は第２突起６２に合わせて複数が等配状に設けられている（例えば８等配）。

凹部２３の円周方向幅ｗ_３は第２突起６２の円周方向幅ｗ_４よりも大きく形成されている。したがって第２突起６２と連続するように第２突起６２の円周方向両側に位置して平面部６５の端部にマス２１に接触しない平面状の軸方向板バネ部（軸方向たわみ部）６６が設けられている。この軸方向板バネ部６６はマス２１によって片持ち状に保持されているので、軸方向クリアランスｃ_２を狭める向きに弾性変形する。したがってこの軸方向板バネ部６６が第２板バネ６１における軸方向のバネ性を発揮する部分とされている。

軸方向一方の端面に凹部２２を設けるとともに軸方向他方の端面に凹部２３を設けたマス２１は、その部品形状として軸方向に対称な形状の部品とされている。したがってマス２１はその組付けに際して軸方向の方向性を有していない。

第１突起５２および平面部５５を円周上交互に設けた第１板バネ５１と、第２突起６２および平面部６５を円周上交互に設けた第２板バネ６１とは互いに同一仕様の部品とされている。したがって両板バネ５１，６１は部品の共用化を図ることが可能とされている。

ハブ１１のフランジ部１５には図示するように、重量軽減のため、肉抜き用の透孔１９を設けても良い。

図５（Ａ）（Ｂ）は、トーショナルダンパ１の初動姿勢を示している。この初動姿勢においてトーショナルダンパ１にクランクシャフト側の捩り振動が入力すると、シャフトに固定されたハブ１１およびバネ保持具４１に対しマス２１ならびに第１および第２板バネ５１，６１が円周方向いずれか一方へ向けて変位（回転）し、第１および第２凹部４４，１６に対して第１および第２突起５２，６２が変位し、第１および第２突起５２，６２が円周方向へ向けて弾性変形し（突起５２，６２がテーパ面４６，４６，１７，１８に乗り上げるように弾性変形する）、弾性変形に伴う弾性復元力（反力）が発生し、円周方向バネ（捩りバネ）として作動する。したがって所定の慣性質量を有するマス２１との組み合わせよりなる捩り方向の共振系が設定され、捩り振動を吸収低減することが可能とされている。

上記図５（Ａ）（Ｂ）の初動姿勢においてトーショナルダンパ１にクランクシャフト側の軸方向振動が入力すると、シャフトに固定されたハブ１１およびバネ保持具４１に対してマス２１ならびに第１および第２板バネ５１，６１が軸方向いずれか一方へ向けて変位し、第１および第２凹部４４，１６に対して第１および第２突起５２，６２が変位する。そして、マス２１ならびに第１および第２板バネ５１，６１が軸方向一方（図では左方）へ向けて変位したときには、第１板バネ５１の第１突起５２が第１凹部４４内面に押し付けられ、第１板バネ５１が軸方向クリアランスｃ_１を狭めるよう軸方向板バネ部５６にて軸方向に弾性変形し、弾性変形に伴う弾性復元力（反力）が発生し、軸方向バネとして作動する。また反対向きに、マス２１ならびに第１および第２板バネ５１，６１が軸方向他方（図では右方）へ向けて変位したときには、第２板バネ６１の第２突起６２が第２凹部１６内面に押し付けられ、第２板バネ６１が軸方向クリアランスｃ_２を狭めるよう軸方向板バネ部６６にて軸方向に弾性変形し、弾性変形に伴う弾性復元力（反力）が発生し、軸方向バネとして作動する。したがって所定の慣性質量を有するマス２１との組み合わせよりなる軸方向の共振系が設定され、軸方向振動を吸収低減することが可能とされている。これによりトーショナルダンパ１は、軸方向ダイナミックダンパとして機能を併せ持つ。

上記構成のトーショナルダンパ１は、従来のゴム製のバネの代わりとして金属製の第１および第２板バネ５１，６１を備えるものであって、金属製の第１および第２板バネ５１，６１は、ゴム製のバネと比較して格段に耐熱性および耐油性が優れている。上記構成のトーショナルダンパ１は、ゴム材よりなる部品を備えていない。したがってトーショナルダンパ１全体として耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることができ、高温雰囲気の環境やエンジンオイルに浸漬される環境などで好適に用いられるトーショナルダンパ１が提供される。

本発明のトーショナルダンパは例えば、自動車補機や制御装置、電子装置などの防振支持の分野で用いられる。また、本発明のトーショナルダンパは例えば、家電や電子機器などの分野で用いられる。

１トーショナルダンパ
１１ハブ
１２ボス部
１３端面部
１４，４２筒状部
１５フランジ部（第２バネ受け）
１６第２凹部
１７，１８，４５，４６テーパ面
１９透孔
２１マス
２２，２３凹部
３１ラジアルベアリング
４１バネ保持具（第１バネ受け）
４３フランジ部
４４第１凹部
５１第１板バネ
５２第１突起
５３，５４，６３，６４テーパ部
５５，６５平面部
５６，６６軸方向板バネ部
６１第２板バネ
６２第２突起
７１リベット

Claims

同軸上に第１および第２バネ受けを設けたハブと、
前記第１および第２バネ受け間に配置され、前記ハブにラジアルベアリングを介して円周方向および軸方向に変位可能に保持されたマスと、
前記第１バネ受けおよび前記マス間に配置され、前記マスに保持され、前記マスと共に回転する第１板バネと、
前記第１板バネに対向する前記第１バネ受けの端面に設けられ、円周方向一方へ向けて前記第１板バネから離れる向きと近付く向きとにそれぞれ傾斜するテーパ面を有して谷形状に形成された第１凹部と、
前記第１板バネに設けられ、前記第１バネ受けへ向けての山折り形状をなし、前記第１凹部に挿入され、前記第１凹部の内面と接触する第１突起と、
前記第２バネ受けおよび前記マス間に配置され、前記マスに保持され、前記マスと共に回転する第２板バネと、
前記第２板バネに対向する前記第２バネ受けの端面に設けられ、円周方向一方へ向けて前記第２板バネから離れる向きと近付く向きとにそれぞれ傾斜するテーパ面を有して谷形状に形成された第２凹部と、
前記第２板バネに設けられ、前記第２バネ受けへ向けての山折り形状をなし、前記第２凹部に挿入され、前記第２凹部の内面と接触する第２突起と、
を備えることを特徴とする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、
前記第１バネ受けは、前記筒状部に固定されたバネ保持具よりなり、
前記第２バネ受けは、前記筒状部に一体に設けられたフランジ部よりなることを特徴とす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、
前記マスが軸方向一方へ変位して前記第１突起が前記第１凹部の内面に押し付けられたときに軸方向に弾性変形してその反力により前記マスを軸方向他方へ向けて付勢する軸方向バネ作用を発揮する第１軸方向板バネ部が前記第１板バネの一部として設けられ、
前記マスが軸方向他方へ変位して前記第２突起が前記第２凹部の内面に押し付けられたときに軸方向に弾性変形してその反力により前記マスを軸方向一方へ向けて付勢する軸方向バネ作用を発揮する第２軸方向板バネ部が前記第２板バネの一部として設けられていることを特徴とするトーショナルダンパ。