JP2021124166A - トーショナルダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】軸線方向の薄型化を可能としつつ、耐久性の向上を図ることのできるトーショナルダンパーを提供する。【解決手段】板状部１２０を有し、かつ回転軸２０に取り付けられるハブ１００と、板状部１２０の両面側にそれぞれ備えられる複数の弾性体（第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０）と、板状部１２０及び第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０を挟み込むように設けられる一対の板状質量体（第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０）と、を備え、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は、これらの内周面と外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具４００により固定されていることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、自動車エンジンのクランクシャフト（回転駆動軸）に発生する捩じり振動を低減するために用いられるトーショナルダンパーに関する。

例えば、エンジンのクランクシャフトには、その捩じり振動を低減させるために、トーショナルダンパーが取り付けられている。小型ＦＦ車などエンジンを横向きに搭載する車両はエンジンルーム空間の制約上、エンジンの軸線方向の全長を短くする必要があるため、クランクシャフトに取り付けられるトーショナルダンパーについても、軸線方向の厚みが薄いことが望まれる。そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、薄型化が可能なトーショナルダンパーの開発が進んでいる。この文献に開示された技術によれば、ハブの両面側に板状の弾性体を設け、これらを板状の質量体（慣性マス）により挟み込む構成を採用することにより、薄型化を実現している。

しかしながら、上記文献に開示された技術においては、内装する弾性体を軸方向に予圧縮して一対の質量体の外周部を嵌合する構成が採用されており、質量体の内周部は解放端となっていることから質量体の内周部は剛性が低く内装する弾性体の予圧縮反力によって質量体の内周部は軸方向に逃げやすい構造となっている。そのため、弾性体に対しては、外周面付近の予圧が高く、内周面付近の予圧が低くなることが懸念される。上記文献の記載内容からも分かるように、弾性体に予圧を与えて圧縮させておくことで、クランクシャフトの回転により、弾性体にせん断応力が加わると、圧縮状態から元の状態を経て引っ張り応力が作用する。そのため、最初から引っ張り応力が作用する場合に比べて、弾性体の耐久性を向上させることができる。従って、弾性体の内周面付近の予圧が低いと耐久性の向上が不十分になってしまうことが懸念される。また、上記文献に開示された技術の場合には、質量体の径方向への位置ズレの対策が施されていない。そのため、クランクシャフトの回転数が高くなる環境下で用いられる場合、質量体が、ハブの中心軸線から離れてしまう挙動が生じ得る。このような挙動は、一般的にアンバランスと呼ばれる。アンバランスが生じると、トーショナルダンパーは、本来の振動抑制機能を十分発揮させることができないだけでなく、弾性体の耐久性が損なわれてしまうことも懸念されると共にアンバランスによる振れ回り力がクランクシャフトに新たな振動を励起させる恐れがある。

特開２０１６−３３４１１号公報 実開平３−６０６３５号公報

本発明の目的は、軸線方向の薄型化を可能としつつ、耐久性の向上を図ることのできるトーショナルダンパーを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のトーショナルダンパーは、
板状部を有し、かつ回転軸に取り付けられるハブと、
前記板状部の両面側にそれぞれ備えられる複数の弾性体と、
前記板状部及び複数の弾性体を挟み込むように設けられる一対の板状質量体と、
を備え、
前記一対の板状質量体は、これらの内周面と外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具により固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ハブの板状部と、この板状部の両面側に備えられる複数の弾性体を挟み込むように一対の板状質量体が設けられる構成が採用されることで、ばねマスによる振動系が形成されることで、回転軸の捩り振動を抑制することが可能となる。そして、質量体が板状であるので、トーショナルダンパーの軸線方向の厚みを薄くすることができる。また、一対の板状質量体は、これらの内周面と外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具により固定される構成が採用されるため、複数の弾性体に対し、一部の領域に偏ってしまうことなく、予圧を与えることが可能となり、弾性体の耐久性を向上させることができる。

前記複数の弾性体は、いずれも前記固定具が有する軸部が挿通される複数の挿通孔が形成された一対の板状弾性体であるとよい。

これにより、弾性体の軸線方向の厚みも薄くできるので、より一層、軸線方向の薄型化を図ることができる。

前記ハブは、外周側円筒部及び内周側円筒部を備えると共に、
前記一対の板状弾性体のうちの一方の外周端部は、前記一対の板状質量体のうちの一方の外周面と前記外周側円筒部の内周面との間に挟み込まれており、
前記一対の板状弾性体のうちの他方の内周端部は、前記一対の板状質量体のうちの他方の内周面と前記内周側円筒部の外周面との間に挟み込まれているとよい。

これにより、一対の板状質量体の径方向への移動を規制することができる。従って、アンバランスの発生を抑制することができる。

また、前記複数の弾性体は、前記回転軸の中心軸線と同心的に複数配される弾性リングであることも好適である。

このような構成を採用した場合でも、それぞれの弾性リングの軸線方向の長さを短くできるので、より一層、軸線方向の薄型化を図ることができる。

更に、前記ハブは、外周側円筒部及び内周側円筒部を備えると共に、
前記一対の板状質量体のうちの一方の外周面と前記外周側円筒部の内周面との間と、前記一対の板状質量体のうちの他方の内周面と前記内周側円筒部の外周面との間にもそれぞれ前記弾性リングが配されるとよい。

これにより、一対の板状質量体の径方向への移動を規制することができる。従って、アンバランスの発生を抑制することができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、軸線方向の薄型化を可能としつつ、耐久性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例１に係るトーショナルダンパーの正面図である。 図２は本発明の実施例１に係るハブに弾性体を配した状態を示す正面図である。 図３は本発明の実施例１に係るハブに弾性体を配した状態を示す模式的断面図である。 図４は本発明の実施例１に係るトーショナルダンパーの模式的断面図である。 図５は本発明の実施例２に係るハブに弾性体を配した状態を示す正面図である。 図６は本発明の実施例２に係るトーショナルダンパーの模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係るトーショナルダンパーについて説明する。図１は本発明の実施例１に係るトーショナルダンパーの正面図である。図２は本発明の実施例１に係るハブに弾性体を配した状態を示す正面図である。図３は本発明の実施例１に係るハブに弾性体を配した状態を示す模式的断面図であり、図２中のＢＢ断面図に相当する。図４は本発明の実施例１に係るトーショナルダンパーの模式的断面図であり、図１中のＡＡ断面図に相当する。なお、以下の説明において、トーショナルダンパー及び回転軸の中心軸線が伸びる方向を「軸線方向」と称する。

＜トーショナルダンパー＞
本実施例に係るトーショナルダンパー１０は、例えば、エンジンのフロントカバーの内部に備えられるクランクシャフトなどの回転軸２０に取り付けられる。そして、トーショナルダンパー１０は、回転軸２０に取り付けられるハブ１００を備えている。このハブ１００は、金属製の環状部材により構成されており、その中心に回転軸２０が挿通される挿通孔１１０が設けられている。なお、ハブ１００は、回転軸２０に対して、直接または他の部材を介して間接的に固定される。そして、ハブ１００は、板状部１２０と、板状部１２０の径方向外側に設けられる外周側円筒部１３０と、板状部１２０の径方向内側に設けられる内周側円筒部１４０とを備えている。また、板状部１２０には、後述する固定具４００の軸部４１０が挿通される挿通孔１２１が周方向に間隔を空けて複数形成されている。なお、本実施例に係るハブ１００は、金属板を板金加工することにより得ることができる。

また、トーショナルダンパー１０は、ハブ１００における板状部１２０の両面側にそれぞれ備えられる複数の弾性体と、板状部１２０及び複数の弾性体を挟み込むように設けられる一対の板状質量体とを備えている。本実施例に係る複数の弾性体は、板状部１２０の両面側にそれぞれ備えられる一対の板状弾性体により構成される。説明の便宜上、一対の板状弾性体のうちの一方を第１板状弾性体２１０と称し、他方を第２板状弾性体２２０と称する。また、一対の板状質量体のうちの一方を第１板状質量体３１０と称し、他方を第２板状質量体３２０と称する。

第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は、いずれも金属製の環状部材により構成される。そして、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は、これらの内周面と
外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具４００により固定されている。本実施例に係る固定具４００はリベットが採用されている。この固定具４００は、軸部４１０と、軸部４１０の一端側に設けられる頭部４２０と、軸部４１０の他端側が加締められることで形成される加締め部４３０とから構成される。なお、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０には、固定具４００における軸部４１０が挿通される挿通孔３１１，３２１が周方向に間隔を空けて複数形成されている。

第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０の材料としては、各種ゴム材料を適用可能である。これら第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０においても、固定具４００における軸部４１０が挿通される挿通孔２１１，２２１が複数形成されている。また、第１板状弾性体２１０の外周端部２１２は、第１板状質量体３１０の外周面とハブ１００における外周側円筒部１３０の内周面との間に挟み込まれるように構成されている。更に、第２板状弾性体２２０の内周端部２２２は、第２板状質量体３２０の内周面とハブ１００における内周側円筒部１４０の外周面との間に挟み込まれるように構成されている。これら第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０は、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０により挟み込まれることで、軸線方向に圧縮された状態となる。

以上のように構成されるトーショナルダンパー１０においては、回転軸２０が共振する周波数の振動が伝わると、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０が振動することによって、回転軸２０の共振を抑制する機能を発揮する。本実施例に係るトーショナルダンパー１０においては、回転軸２０における回転方向（捩じれ方向）の振動に対して、回転軸２０の共振を抑制するように、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は設計されている。

なお、ハブ１００に形成される挿通孔１２１の内径と、第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０に、それぞれ形成される挿通孔２１１，２２１の内径は、軸部４１０の外径に対して所定のクリアランスが設けられている。具体的には、回転軸２０の回転中に、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０による振動抑制機能を発揮するための挙動を阻害しないように、上記のクリアランスが設定されている。

＜本実施例に係るトーショナルダンパーの優れた点＞
本実施例に係るトーショナルダンパー１０によれば、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０は、いずれも板状の部材であるので、トーショナルダンパー１０の軸線方向の厚みを薄くすることができる。また、本実施例においては、第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０についても、板状の部材により構成されるため、トーショナルダンパー１０の軸線方向の厚みをより一層薄くすることができる。そして、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は、これらの内周面と外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具４００により固定される構成が採用されている。そのため、第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０に対して、一部の領域に偏ってしまうことなく、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０により予圧が与えられる。従って、第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０の耐久性が向上するため、トーショナルダンパー１０の耐久性を向上させることができる。なお、複数の固定具４００によって、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０とを固定する位置は、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０の内周面と外周面との間の中心位置に沿うように設ける必要はなく、内周面側または外周面側に大きく偏らなければよい。

また、本実施例においては、第１板状弾性体２１０の外周端部２１２が、第１板状質量体３１０の外周面とハブ１００における外周側円筒部１３０の内周面との間に挟み込まれ、第２板状弾性体２２０の内周端部２２２が、第２板状質量体３２０の内周面とハブ１００における内周側円筒部１４０の外周面との間に挟み込まれるように構成されている。こ
れにより、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０の径方向への移動が規制される。従って、回転軸２０の回転数が高くなる環境下で用いられる場合であっても、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０が、ハブ１００の中心軸線から離れてしまうような挙動が生じてしまうことを抑制できる。つまり、アンバランスが生じてしまうことを抑制することができる。

更に、本実施例においては、第１板状弾性体２１０と第２板状弾性体２２０は、寸法形状及び材料が同一の部材を採用している。また、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０についても、寸法形状及び材料が同一の部材を採用している。従って、部品の種類を少なくすることができ、コストを抑制できる利点もある。

（実施例２）
図５及び図６には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、ハブと弾性体に関する構成が、上記実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５は本発明の実施例２に係るハブに弾性体を配した状態を示す正面図である。図６は本発明の実施例２に係るトーショナルダンパーの模式的断面図である。なお、図６は、実施例１で示した図１中のＡＡ断面図に相当し、図６中のハブと弾性体の断面は、図５中のＣＣ断面図に相当する。

本実施例に係るトーショナルダンパー１０ａにおいても、上記実施例１に係るトーショナルダンパー１０と同様に、板状部１２０を有するハブ１００ａと、板状部１２０の両面側にそれぞれ備えられる複数の弾性体と、これら板状部１２０及び複数の弾性体を挟み込むように設けられる一対の板状質量体とを備えている。一対の板状質量体（第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０）、及びこれらを固定する複数の固定具４００に関する構成については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。

本実施例に係るハブ１００ａにおいても、実施例１の場合と同様に、金属製の環状部材により構成されており、その中心に回転軸２０が挿通される挿通孔１１０が設けられている。また、実施例１の場合と同様に、ハブ１００ａは、板状部１２０と、板状部１２０の径方向外側に設けられる外周側円筒部１３０と、板状部１２０の径方向内側に設けられる内周側円筒部１４０とを備えている。そして、本実施例の場合には、板状部１２０の両面側に、それぞれ複数の装着溝１２２，１２３が同心的に形成されている点が、上記実施例１の場合とは異なっている。なお、本実施例に係るハブ１００ａにおいても、金属板を板金加工することにより得ることができる。

また、本実施例に係る複数の弾性体は、回転軸２０の中心軸線と同心的に複数配される弾性リングである点についても、上記実施例１の場合と異なっている。便宜上、板状部１２０の一方の面側に設けられる複数の弾性体を第１弾性リング２３０と称し、他方の面側に設けられる複数の弾性体を第２弾性リング２４０と称する。第１弾性リング２３０と第２弾性リング２４０の材料としては、各種ゴム材料を適用可能である。また、複数の第１弾性リング２３０は、板状部１２０に設けられた複数の装着溝１２２にそれぞれ装着され、複数の第２弾性リング２４０は、板状部１２０に設けられた複数の装着溝１２３にそれぞれ装着される。これにより、複数の第１弾性リング２３０及び第２弾性リング２４０は、装着溝１２２，１２３により保持されるため、径方向への位置ズレが抑制される。これら複数の第１弾性リング２３０及び第２弾性リング２４０は、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０により挟み込まれることで、軸線方向に圧縮された状態となる。なお、図５においては、複数の第１リング２３０を太線にて示している。

また、第１板状質量体３１０の外周面とハブ１００ａにおける外周側円筒部１３０の内周面との間にも弾性リング（第３弾性リング２５０と称する）が配されている。更に、第２板状質量体３２０の内周面とハブ１００ａにおける内周側円筒部１４０の外周面との間にも弾性リング（第４弾性リング２６０と称する）が配されている。なお、第３弾性リング２５０と第４弾性リング２６０の材料についても、各種ゴム材料を適用可能である。

以上のように構成されるトーショナルダンパー１０ａにおいても、回転軸２０が共振する周波数の振動が伝わると、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０が振動することによって、回転軸２０の共振を抑制する機能を発揮する。本実施例に係るトーショナルダンパー１０においても、回転軸２０における回転方向（捩じれ方向）の振動に対して、回転軸２０の共振を抑制するように、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は設計されている。

なお、ハブ１００ａに形成される挿通孔１２１の内径は、固定具４００の軸部４１０の外径に対して所定のクリアランスが設けられている。具体的には、回転軸２０の回転中に、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０による振動抑制機能を発揮するための挙動を阻害しないように、上記のクリアランスが設定されている。

以上のように構成される本実施例に係るトーショナルダンパー１０ａにおいても、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０は、いずれも板状の部材であるので、トーショナルダンパー１０ａの軸線方向の厚みを薄くすることができる。また、本実施例においては、弾性体が複数の弾性リングにより構成され、個々の軸線方向の長さは短く設定できるため、トーショナルダンパー１０ａの軸線方向の厚みをより一層薄くすることができる。そして、本実施例においても、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は、これらの内周面と外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具４００により固定される構成が採用されている。そのため、複数の第１弾性リング２３０及び第２弾性リング２４０に対して、一部の領域に偏ってしまうことなく、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０により予圧が与えられる。従って、実施例１の場合と同様に、トーショナルダンパー１０の耐久性を向上させることができる。

また、本実施例においては、第３弾性リング２５０が、第１板状質量体３１０の外周面とハブ１００ａにおける外周側円筒部１３０の内周面との間に挟み込まれ、第４弾性リング２６０が、第２板状質量体３２０の内周面とハブ１００ａにおける内周側円筒部１４０の外周面との間に挟み込まれるように構成されている。これにより、第１板状質量体３１０及び第２板状質量体３２０の径方向への移動が規制され、実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。

更に、本実施例においても、第１板状質量体３１０と第２板状質量体３２０は、寸法形状及び材料が同一の部材を採用している。また、弾性リング（第１弾性リング２３０、第２弾性リング２４０、第３弾性リング２５０、及び第４弾性リング２６０）については、汎用のシールリングを転用して用いることができる。なお、弾性リングとして採用可能なシールリングとしては、断面が円形のＯリング、断面がＤ形状のＤリング、断面が矩形の角リングなど、各種のシールリングを適用可能である。従って、本実施例においても、コストを抑制できる利点がある。

本実施例に係るハブ１００ａにおいては、図６に示すように、板状部１２０における平面状の両面に対して、それぞれ同心的に複数の装着溝１２２，１２３が設けられる構成を示した。しかしながら、金属板をプレス加工することによって、板状部１２０の両面が、水面に同心的に拡がる波紋のような形状として、断面で見ると、蛇腹形状となるように、
板状部１２０を形成することもできる。この場合でも、板状部１２０の両面には複数の環状凹部が設けられるため、これらの環状凹部を装着溝として利用することが可能となる。

（その他）
上記各実施例に示すハブ１００，１００ａに対して、オイルシールが摺動する摺動面を有する部位を、バーリング成型等により設ける構成を採用することもできる。

１０，１０ａ トーショナルダンパー
２０ 回転軸
１００，１００ａ ハブ
１１０ 挿通孔
１２０ 板状部
１２１ 挿通孔
１２２，１２３ 装着溝
１３０ 外周側円筒部
１４０ 内周側円筒部
２１０ 第１板状弾性体
２２０ 第２板状弾性体
２１１，２２１ 挿通孔
２１２ 外周端部
２２２ 内周端部
２３０ 第１弾性リング
２４０ 第２弾性リング
２５０ 第３弾性リング
２６０ 第４弾性リング
３１０ 第１板状質量体
３２０ 第２板状質量体
３１１，３２１ 挿通孔
４００ 固定具
４１０ 軸部
４２０ 頭部
４３０ 加締め部

Claims (5)

1. 板状部を有し、かつ回転軸に取り付けられるハブと、
   前記板状部の両面側にそれぞれ備えられる複数の弾性体と、
   前記板状部及び複数の弾性体を挟み込むように設けられる一対の板状質量体と、
   を備え、
   前記一対の板状質量体は、これらの内周面と外周面との間の中央領域において、周方向に間隔を空けて設けられる複数の固定具により固定されていることを特徴とするトーショナルダンパー。
2. 前記複数の弾性体は、いずれも前記固定具が有する軸部が挿通される複数の挿通孔が形成された一対の板状弾性体であることを特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパー。
3. 前記ハブは、外周側円筒部及び内周側円筒部を備えると共に、
   前記一対の板状弾性体のうちの一方の外周端部は、前記一対の板状質量体のうちの一方の外周面と前記外周側円筒部の内周面との間に挟み込まれており、
   前記一対の板状弾性体のうちの他方の内周端部は、前記一対の板状質量体のうちの他方の内周面と前記内周側円筒部の外周面との間に挟み込まれていることを特徴とする請求項２に記載のトーショナルダンパー。
4. 前記複数の弾性体は、前記回転軸の中心軸線と同心的に複数配される弾性リングであることを特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパー。
5. 前記ハブは、外周側円筒部及び内周側円筒部を備えると共に、
   前記一対の板状質量体のうちの一方の外周面と前記外周側円筒部の内周面との間と、前記一対の板状質量体のうちの他方の内周面と前記内周側円筒部の外周面との間にもそれぞれ前記弾性リングが配されることを特徴とする請求項４に記載のトーショナルダンパー。

Images