JP2021110340A

JP2021110340A - 吸振機構

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Publication number: JP2021110340A
Application number: JP2020000269A
Authority: JP
Inventors: 豊織奥; Yutaka Orioku
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2021-08-02
Anticipated expiration: 2040-01-06
Also published as: JP7327723B2

Abstract

【課題】軸部材の振動を効果的に低減する。【解決手段】吸振機構１００は、中空の軸部材１０の内周側において当該軸部材１０の中心軸Ｃの方向の相異なる位置に設置される第１ダイナミックダンパ２０aおよび第２ダイナミックダンパ２０bを具備する。第１ダイナミックダンパ２０aおよび第２ダイナミックダンパ２０bの各々は、軸部材１０の内周側に取付けられる環状の取付部２１と、取付部２１の内周側において取付部２１の中心軸Ｘに対して偏芯する質量体２２と、取付部２１の内周側において取付部２１と質量体２２とを連結する複数の弾性体２３とを含む。第１ダイナミックダンパ２０aの質量体２の第１中心軸Ｙ1と、第２ダイナミックダンパ２０bの質量体２の第２中心軸Ｙ2とは、軸部材１０の中心軸Ｃを挟んで相互に反対側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、プロペラシャフト等の軸部材に発生する振動を抑制する機構に関する。

自動車等の車輌における中空のプロペラシャフトの内周側に設置されるシャフト内挿型のダイナミックダンパが、従来から提案されている。ダイナミックダンパは、環状の取付部と、当該取付部の内周側に位置する質量体とを、複数の弾性体により連結した構造体である。特許文献１には、質量体の径方向の移動を規制する複数のストッパを、取付部と質量体との間に設置した構造のダイナミックダンパが開示されている。

特開２００７−１３９０４１号公報

軸部材が高速に回転する環境では特に、軸部材の回転による質量体の偏芯が顕著となる可能性がある。したがって、軸部材のアンバランス量や曲げ共振による軸部材の振動を充分に低減できない場合がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、軸部材の振動を効果的に低減することを目的とする。

本発明のひとつの態様に係る吸振機構は、中空の軸部材の内周側において当該軸部材の中心軸の方向の相異なる位置に設置される第１ダイナミックダンパおよび第２ダイナミックダンパを具備する吸振機構であって、前記第１ダイナミックダンパおよび前記第２ダイナミックダンパの各々は、前記軸部材の内周側に取付けられる環状の取付部と、前記取付部の内周側において前記取付部の中心軸に対して偏芯する質量体と、前記取付部の内周側において前記取付部と前記質量体とを連結する複数の弾性体とを含み、前記第１ダイナミックダンパの前記質量体の第１中心軸と、前記第２ダイナミックダンパの前記質量体の第２中心軸とは、前記軸部材の中心軸を挟んで相互に反対側に位置する。

本発明によれば、軸部材のアンバランス量の悪化を抑制しながら、曲げ共振による軸部材の振動を低減できる。

吸振機構の構成を例示する断面図である。ダイナミックダンパの正面図および断面図である。

本発明の好適な形態について図面を参照しながら以下に説明する。なお、各図面における各要素の寸法および縮尺は実際の製品とは適宜に相違する。

Ａ：実施形態
図１は、本発明の好適な形態に係る吸振機構１００の断面図である。本実施形態の吸振機構１００は、軸部材１０に発生する振動を低減するための機構である。軸部材１０は、例えば自動車等の車輌に設置されて原動機からの動力を伝達するプロペラシャフトである。軸部材１０は、円筒状に形成された中空の長尺部材であり、中心軸（以下「回転軸」という）Ｃを中心として回転する。図１には、回転軸Ｃを含む縦断面の構造が図示されている。

吸振機構１００は、第１ダイナミックダンパ２０aと第２ダイナミックダンパ２０bとを具備する。第１ダイナミックダンパ２０aおよび第２ダイナミックダンパ２０bの各々は、軸部材１０の内周側（すなわち内部空間）に設置されるシャフト内挿型の動吸振器であり、曲げ共振による軸部材１０の振動を低減する。

具体的には、第１ダイナミックダンパ２０aおよび第２ダイナミックダンパ２０bは、回転軸Ｃの方向に相互に間隔をあけて軸部材１０の内周側に並設される。すなわち、第１ダイナミックダンパ２０aと第２ダイナミックダンパ２０bとは、回転軸Ｃの方向における相異なる位置に設置される。

なお、第１ダイナミックダンパ２０aの構造と、第２ダイナミックダンパ２０bの構造とは共通する。したがって、以下の説明においては、第１ダイナミックダンパ２０aと第２ダイナミックダンパ２０bとを「ダイナミックダンパ２０」と総称して各々の個別的な説明を適宜に省略する。

図２は、ダイナミックダンパ２０の構造を例示する正面図および断面図である。図２の正面図（左図）は、ダイナミックダンパ２０を中心軸Ｘの方向からみた正面図である。図２の断面図（右図）は、中心軸Ｘを含む縦断面（ａ−ａ線の断面）の構造を例示する断面図である。図２に例示される通り、本実施形態のダイナミックダンパ２０は、取付部２１と質量体２２と複数の弾性体２３と複数の規制部２４とを具備する。

取付部２１は、軸部材１０の内周側に取付けられる環状の部分であり、例えばゴム等の弾性材料で形成される。取付部２１の外周面が軸部材１０の内周面に密着した状態でダイナミックダンパ２０は軸部材１０に嵌合される。取付部２１には筒状のアウターパイプ２５が埋設される。アウターパイプ２５は、軸部材１０に対する取付部２１の嵌合力を確保するための補強環であり、例えば金属等の高剛性の材料により形成される。取付部２１の中心軸がダイナミックダンパ２０の中心軸Ｘに相当する。

質量体２２は、取付部２１の内周側に位置するダンパマスである。本実施形態の質量体２２は、金属等の高剛性の材料により形成された円柱状の構造体である。質量体２２の外周面は、例えばゴム等の弾性材料で形成された被覆膜２６により被覆される。被覆膜２６の外周面は取付部２１の内周面に間隔をあけて対向する。

複数の弾性体２３は、取付部２１の内周側において取付部２１と質量体２２とを連結するダンパバネ（いわゆるゴム足）であり、例えばゴム等の弾性材料により形成される。複数の弾性体２３は、中心軸Ｘを中心とした周方向に相互に間隔をあけて並設される。具体的には、各弾性体２３は、取付部２１の内周面と、質量体２２を被覆する被覆膜２６とにわたり径方向に延在する。以上の説明から理解される通り、取付部２１の内周側に複数の弾性体２３を介して質量体２２が連結される。

複数の規制部２４は、取付部２１の内周側に設置される。例えばゴム等の弾性材料により各規制部２４は形成される。具体的には、各規制部２４は、周方向に相互に隣合う２個の弾性体２３の間隔内において取付部２１の内周面から突出する突起である。したがって、複数の規制部２４は、中心軸Ｘの方向からみて質量体２２の周囲に位置する。

各規制部２４の頂面は、被覆膜２６の表面に間隔をあけて対向する。以上の構成において、軸部材１０の回転により質量体２２が偏芯すると、質量体２２を被覆する被覆膜２６の表面が規制部２４に接触し、径方向における質量体２２の変位が停止する。以上のように質量体２２の変位を規制することで、各弾性体２３の破損の可能性が低減される。すなわち、各規制部２４は、質量体２２の径方向の移動を制限するストッパである。

なお、本実施形態においては、取付部２１と複数の弾性体２３と複数の規制部２４と被覆膜２６とが一体に形成される。ただし、各要素を別体で形成したうえで相互に接合してもよい。

図２に例示される通り、質量体２２の中心軸Ｙは、取付部２１の中心軸Ｘに対して所定の偏芯量δだけ偏芯（すなわちオフセット）した状態にある。すなわち、ダイナミックダンパ２０が軸部材１０に設置されていない初期的な状態において、質量体２２は取付部２１に対して偏芯している。図２に例示される通り、質量体２２の中心軸Ｙは、中心軸Ｘに対して偏芯量δの間隔をあけて当該中心軸Ｘに平行に延在する軸線である。以上の説明から理解される通り、複数の弾性体２３は、取付部２１の中心軸Ｘに対して中心軸Ｙが偏芯した状態で質量体２２を支持する。

また、本実施形態における質量体２２の中心軸Ｙは、複数の規制部２４の中心軸にも相当する。すなわち、複数の規制部２４は、取付部２１の中心軸Ｘに対して偏芯量δだけ偏芯した状態にある。複数の規制部２４が質量体２２と同芯に設置されると換言してもよい。

図１には、第１ダイナミックダンパ２０aにおける質量体２２の中心軸Ｙ（以下「第１中心軸Ｙ1」という）と、第２ダイナミックダンパ２０bにおける質量体２２の中心軸Ｙ（以下「第２中心軸Ｙ2」という）とが図示されている。第１中心軸Ｙ1は、第１ダイナミックダンパ２０aにおける複数の規制部２４の中心軸に一致し、第２中心軸Ｙ2は、第２ダイナミックダンパ２０bにおける複数の規制部２４の中心軸に一致する。

図１に例示される通り、第１ダイナミックダンパ２０aと第２ダイナミックダンパ２０bとは、軸部材１０の内周側に同芯に設置される。すなわち、第１ダイナミックダンパ２０aにおける取付部２１の中心軸Ｘと、第２ダイナミックダンパ２０bにおける取付部２１の中心軸Ｘとは、軸部材１０の回転軸Ｃに一致する。

他方、第１ダイナミックダンパ２０aにおける質量体２２の第１中心軸Ｙ1と、第２ダイナミックダンパ２０bにおける質量体２２の第２中心軸Ｙ2とは、軸部材１０の回転軸Ｃに一致しない。具体的には、第１中心軸Ｙ1と第２中心軸Ｙ2とは、軸部材１０の回転軸Ｃを挟んで相互に反対側に位置する。例えば、第１ダイナミックダンパ２０aおよび第２ダイナミックダンパ２０bを軸部材１０に圧入する工程において、第１ダイナミックダンパ２０aおよび第２ダイナミックダンパ２０bの各々の方向（具体的には、中心軸Ｘを中心とした周方向の角度）が調整される。

例えば、図１に例示される通り回転軸Ｃに垂直なＺ軸を想定する。第１中心軸Ｙ1は、Ｚ軸に沿う第１方向ｚ1に回転軸Ｃから偏芯量δだけ離間した軸線である。他方、第２中心軸Ｙ2は、第１方向ｚ1とは反対の第２方向ｚ2に回転軸Ｃから偏芯量δだけ離間した軸線である。以上の説明から理解される通り、回転軸Ｃは、第１中心軸Ｙ1と第２中心軸Ｙ2とから等距離にある軸線とも換言される。

ところで、回転軸Ｃに直交する方向におけるダイナミックダンパ２０の固有振動数は、近年の車輌の軽量化等により低下する傾向にある。したがって、複数の規制部２４を設置しない構成では、通常領域の回転数のもとで質量体２２が過度に偏芯し、結果的に各弾性体２３の破損が発生する可能性がある。本実施形態においては、前述の通り質量体２２の径方向の移動が規制部２４により制限されるから、各弾性体２３の破損を有効に防止できる。

他方、ダイナミックダンパ２０による充分な吸振作用を実現するためには、質量体２２（被覆膜２６）と各規制部２４との間隔を充分に確保する必要がある。しかし、質量体２２と各規制部２４との間隔が大きい構成では、軸部材１０が高速に回転する状況において、軸部材１０の全体的なアンバランス量の悪化が顕著となる。本実施形態においては、前述の通り、第１中心軸Ｙ1と第２中心軸Ｙ2とが回転軸Ｃを挟んで相互に反対側に位置する。以上の構成によれば、高速回転時に特に顕著となる軸部材１０のアンバランス量が、第１ダイナミックダンパ２０aと第２ダイナミックダンパ２０bとにより相殺される。したがって、軸部材１０のアンバランス量の悪化を抑制しながら、曲げ共振による軸部材１０の振動を低減できる。

Ｂ：変形例
以上に例示した形態に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。

（１）前述の形態においては、質量体２２が被覆膜２６により被覆された構成を例示したが、被覆膜２６を省略してもよい。被覆膜２６が省略された構成においては、質量体２２が偏芯した場合に当該質量体２２の外周面が規制部２４に接触する。

（２）前述の形態においては、第１ダイナミックダンパ２０aの構造と、第２ダイナミックダンパ２０bの構造とが共通する構成を例示したが、第１ダイナミックダンパ２０aの構造と、第２ダイナミックダンパ２０bの構造とが厳密に一致する必要まではない。軸部材１０のアンバランス量の悪化を抑制しながら曲げ共振による軸部材１０の振動を低減するという前述の効果が実現される範囲内であれば、第１ダイナミックダンパ２０aの構造と、第２ダイナミックダンパ２０bの構造とが僅かに相違してもよい。

また、回転軸Ｃに対する第１中心軸Ｙ1の偏芯量δと、第２中心軸Ｙ2の偏芯量δとが一致する前述の形態が基本的には好適であるが、前述の効果が実現される範囲内であれば、第１中心軸Ｙ1の偏芯量δと、第２中心軸Ｙ2の偏芯量δとが僅かに相違してもよい。

（３）前述の形態においては、本発明の吸振機構が適用される軸部材１０として自動車等の車輌のプロペラシャフトを例示したが、本発明が適用される機構は以上の例示に限定されない。中空の軸部材を回転させる任意の機構に本発明の吸振機構が適用される。

１００…吸振機構、
１０…軸部材、
２０…ダイナミックダンパ、
２０a…第１ダイナミックダンパ、
２０b…第２ダイナミックダンパ、
２１…取付部、
２２…質量体、
２３…弾性体、
２４…規制部、
２５…アウターパイプ、
２６…被覆膜、
Ｃ…回転軸、
Ｘ…中心軸、
Ｙ…中心軸、
Ｙ1…第１中心軸、
Ｙ2…第２中心軸。

Claims

中空の軸部材の内周側において当該軸部材の中心軸の方向の相異なる位置に設置される第１ダイナミックダンパおよび第２ダイナミックダンパを具備する吸振機構であって、
前記第１ダイナミックダンパおよび前記第２ダイナミックダンパの各々は、
前記軸部材の内周側に取付けられる環状の取付部と、
前記取付部の内周側において前記取付部の中心軸に対して偏芯する質量体と、
前記取付部の内周側において前記取付部と前記質量体とを連結する複数の弾性体と
を含み、
前記第１ダイナミックダンパの前記質量体の第１中心軸と、前記第２ダイナミックダンパの前記質量体の第２中心軸とは、前記軸部材の中心軸を挟んで相互に反対側に位置する
吸振機構。
前記第１ダイナミックダンパおよび前記第２ダイナミックダンパの各々は、
前記取付部の内周側に設置され、前記質量体の外周面に間隔をあけて対向する複数のストッパを具備し、
前記第１ダイナミックダンパにおける前記複数のストッパの中心軸は前記第１中心軸に一致し、前記第２ダイナミックダンパにおける前記複数のストッパの中心軸は前記第２中心軸に一致する
請求項１の吸振機構。