JP3714375B2 - 回転体のねじれ振動吸収装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば内燃機関のクランク軸などのトルク変動が大きい回転体のねじれ振動吸収装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の内燃機関ではクランク軸のトルク変動を緩和するために、機関のフライホイールの後側またはクラツチの後側などに種々の油圧式ダンパが装着されている。しかし、従来の油圧式ダンパは2次元的なものであり、クランク軸のトルク変動に基づく回転振動を吸収するだけのものであり、軸方向振動を吸収することはできない。
【0003】
実開昭61-57232号公報に開示される回転体のねじれ振動吸収装置では、駆動軸の中空部へ従動軸の中空部を相対螺動可能に嵌挿し、両軸の間に相対螺動を抑えるコイルばねを介装し、かつ前記中空部に絞り通路を有するピストンを嵌挿して1対の流体室を区画している。しかし、上述した回転体のねじれ振動吸収装置は、両方の軸に中空部を備える必要から、伝達トルクが制限される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は伝達トルクが特に制限されず、かつ回転振動と軸方向振動とを同時に吸収できるようにした、回転体のねじれ振動吸収装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は駆動軸の端部に形成したねじ軸部、第1の回転板のボス部に設けたねじ孔螺合し、前記駆動軸と同軸に並ぶ従動軸の端部に第2の回転板を結合し、前記第1,第2の回転板の互いに対向する面に径の異なるリング歯車をそれぞれ形成し、前記第1,第2の回転板のリング歯車にそれぞれ傾斜して噛み合う歯車を、円錐状の皿ばねからなる回転力伝達部材の端部の内外周縁部に形成し、第1の回転板と第2の回転板との間に、前記回転力伝達部材の周囲を密閉しかつ振動減衰用粘性流体を収容する可撓性のケースを結合し、前記ケースの内部に前記回転力伝達部材により、前記リング歯車と前記回転力伝達部材の端部周縁部の歯車との噛合い部の隙間で連通する内側の流体室と外側の流体室とに区画したことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
駆動軸の回転は第1の回転板のリング歯車、回転力伝達部材、従動軸の第2の回転板のリング歯車を経て従動軸へ伝達される。駆動軸と第1の回転板のボス部との螺合部は、第1の回転板の軸方向の変位を許すが、第1の回転板第2の回転板との間の相対回転変位を許さない。回転力伝達部材の内周縁部の歯車は第1の回転板のリング歯車と常時係合し、回転力伝達部材の外周縁部の歯車は第2の回転板のリング歯車と常時係合する。第1の回転板はリング歯車と同軸に一体化されており、リング歯車と従動軸との同心度を確保する。
【0007】
駆動軸と従動軸が同軸に配設され、駆動軸の端部に第1の回転板が、駆動軸と一緒に回転可能かつ軸方向移動可能に支持される一方、従動軸の端部に第2の回転板が結合される。互いに対向する円形の回転板の周縁部に、断面U字形に湾曲された可撓性板からなる環状のケースが結合される。このため、ケースの端縁部が第1の回転板に重ね合され、ケースの他端縁部が第2の回転板に重ね合され、それぞれボルトなどにより締結される。ケースにより密閉された回転板と回転板の間の内空部には、振動減衰用粘性流体が充填され、かつ回転力伝達部材の内側に内側流体室が、回転力伝達部材の外側に外側流体室がそれぞれ区画される。
【0008】
本発明では円錐状の皿ばねと粘性流体との組合せにより、回転体の回転振動と軸方向振動とを吸収する。駆動軸のトルク変動に基づく回転振動は、駆動軸と第1の回転板のボス部との螺合部により、第1の回転板の軸方向振動に変換される。第1の回転板の軸方向振動は、ケースの容積の弾性変形またはケースの一端が第1の回転板のボス部に対してシール部材を介して摺動することにより実現される。
【0009】
第1の回転板の軸方向振動は第1の流体室の容積を変化させる。第1の流体室の粘性流体は、回転力伝達部材と第1の回転板との噛合い部の隙間と、回転力伝達部材と第2の回転板との噛合い部の隙間とを経て、第2の流体室へ出入りする。第1,第2の流体室の容積の総和は常に一定不変であるから、第1の流体室の容積増変化は第2の流体室の容積減変化、またはこの逆変化として吸収され、第1,第2の流体室の間を出入りする粘性流体の流体抵抗は、第1の回転板の軸方向振動を減衰させる。こうして、駆動軸のトルク変動に基づく従動軸の回転振動と軸方向振動が効果的に減衰される。
【0010】
【実施例】
図1に示すように、駆動軸22と従動軸12が同軸に配設され、駆動軸22の端部に第1の回転板24が、駆動軸22と一緒に回転可能かつ軸方向移動可能に支持される一方、従動軸12の端部に第2の回転板14が結合される。互いに対向する円形の回転板14,24の周縁部に、断面U字形に湾曲された可撓性板からなる環状のケース5が結合される。このため、ケース5の左端縁部5aが回転板14に重ね合され、右端縁部5bが回転板24に重ね合され、それぞれボルトなどにより締結される。ケース5により密閉された回転板14と回転板24の間の内空部には、油などの振動減衰用粘性流体が充填され、かつ回転力伝達部材2の内側に流体室Aが、回転力伝達部材2の外側に流体室Bがそれぞれ仕切られる。
【0011】
回転板24の軸心に結合した軸30の左端は、従動軸12の端部軸心に設けた軸孔13へ嵌挿され、軸30の右端は駆動軸22の端部軸心に設けた軸孔23へ嵌挿され、これにより、回転板24と駆動軸22との同心性が保たれる。回転板24にボス部26が結合され、ボス部26のねじ孔26aに駆動軸22のねじ軸部22aが螺合される。駆動軸22の回転を従動軸12へ伝達するために、回転板14,24の互いに対向する面の周縁部に、リング歯車15,25がそれぞれ形成される。回転板14,24の間に皿ばね(円錐状の板ばね)からなる回転力伝達部材2が配設され、回転力伝達部材2の端部外周縁部に形成した歯車2aがリング歯車15に傾斜して噛み合され、端部内周縁部に形成した歯車2bがリング歯車25に傾斜して噛み合される。リング歯車15は回転位置14の平坦な板面に配設されるのに対して、歯車2aは円錐面に配設されるので、リング歯車15に対して歯車2aが傾斜して噛み合い、歯車2aの歯元には僅かな隙間が生じる。この隙間は流体室Aと流体室Bとの間を連通する。
【0012】
図2に示すように、好ましくは、回転力伝達部材2の外側の流体室Bと回転力伝達部材2の内側の流体室Aとは、回転板14の内部通路18,19により連通可能とされる。内部通路18の端部に流体室から流体室への流体の流れを許す逆止弁が配設される。
【0013】
図3,4に示すように、リング歯車15は回転板14の内面に、回転力伝達部材2の板厚よりも僅かに深い溝として形成され、リング歯車15の歯底は環状溝15aにより互いに連通するように形成するのが好ましい。リング歯車15は通常の歯車と同様の歯形(プロフイル)とするか、歯幅が一定(歯元から歯先までの歯幅が一定)の歯形でもよい。一方、回転力伝達部材2の歯車2aはリング歯車15の歯形と同様に構成される。回転板24のリング歯車25と回転力伝達部材2の歯車2bも同様に構成される。回転力伝達部材2と各回転板14,24との芯ずれを抑えるために、回転板14の外周縁部には円筒部14aが形成され、回転板24の内面には円板24bを重ね合せて結合し、リング歯車25の歯底の部分に段部24aが形成される。図4には理解を助けるために、リング歯車15の底面に格子模様を付した。
【0014】
次に、本発明による回転体のねじれ振動吸収装置の作動について説明する。駆動軸22のトルクが所定値のものであり、トルク変動がない場合には、図1に示すように、回転力伝達部材2の歯車2aが回転板14のリング歯車15に噛み合い(重なり)、歯車2bが回転板24のリング歯車25に噛み合い、回転板14と回転板24の間の隙間sが所定値に保たれている。この時、駆動軸22の回転はねじ軸部22aとねじ孔26aの螺合部を経て回転板24へ伝達され、回転板24の回転は回転力伝達部材2、回転板14を経て従動軸12へ伝達される。
【0015】
いま、駆動軸22に急激なトルク増加が生じると、駆動軸22が相対的にボス部26のねじ孔26aから抜け出し、トルク変動が従動軸12へ伝達されるのを抑える。つまり、ボス部26と一緒に回転板24が左方へ移動し、回転力伝達部材2を圧縮する。この時、流体室Aの容積が減少し、流体室Aの粘性流体は回転力伝達部材2と回転板14との噛合い部の隙間を経て流体室Bへ流出し、同時に回転力伝達部材2と回転板24との噛合い部の隙間を経て流体室Bへ流出する。流体室Bの容積はケース5の変形を伴つて増加する。流体室Aから流体室Bへの粘性流体の流れに対する噛合い部の流体抵抗は、ねじ軸部22aとねじ孔26aの相対螺動(軸方向移動)を抑えるように働き、駆動軸22から従動軸12へ伝達される回転振動を抑える。逆に、駆動軸22に急激なトルク減少が生じると、駆動軸22が相対的にボス部26のねじ孔26aへねじ込まれ、流体室Bの粘性流体が回転力伝達部材2と回転板14,24の噛合い部の隙間を経て流体室Aへ流出し、回転振動が従動軸12へ伝達されるのを抑える。
【0016】
回転振動を吸収するダンピング特性は、回転力伝達部材2の歯車2aと回転板14のリング歯車15の接触部および回転力伝達部材2の歯車2bと回転板24のリング歯車25の接触部に形成される動作流体の流路ないし通路の形状を変えるか、回転板14の内部に設けた流体室Aと流体室Bとを結ぶ通路18,19の形状を変えるか、通路18,19の中に弁や流体抵抗体を配設することにより調節される。
【0017】
図5に示す変更実施例では、回転板24のボス部26と従動軸12の回転板14との間に、剛体からなる円錐状のケース35が支持される。ケース35は左端部に形成した円筒部35aを、回転板14の外周縁に外嵌したうえボルトなどにより結合される一方、右端部に形成した小径の円筒部35bを、環状のシール部材36を介してボス部26に外嵌される。ケース35により回転板24と回転板14との間に回転力伝達部材2を覆う密閉空間が形成され、該密閉空間は回転力伝達部材2により流体室Aと流体室Bとに仕切られる。
【0018】
図5の実施例でも、駆動軸22のトルク変動に基づく回転振動は、駆動軸22に対するボス部26の軸方向移動ないし軸方向振動に変換され、回転板24が左方へ移動して回転板14へ接近すると、流体室Aの粘性流体がリング歯車15,25と歯車2a,2bとの噛合い部を経て流体室Bへ流れ、噛合い部の流体抵抗によりボス部26の軸方向振動が吸収緩和される。逆に、ボス部26が右方へ移動すると、流体室Bの粘性流体がリング歯車15,25と歯車2a,2bの噛合い部を経て流体室Aへ流れ、噛合い部の流体抵抗によりボス部26の軸方向振動が吸収緩和される。
【0019】
上述の実施例において、ボス部26と駆動軸22との螺合部は、ねじ孔とねじ軸との関係ではなく、螺旋状のスプライン係合でもよく、またボス部26と駆動軸22の一方に形成した螺旋状の溝と、他方に設けた突起とが互いに係合するカム機構であつても同様の作用効果を奏する。
【0020】
【発明の効果】
本発明は上述のように、駆動軸の端部に形成したねじ軸部を、第1の回転板のボス部に設けたねじ孔に螺合し、前記駆動軸と同軸に並ぶ従動軸の端部に第2の回転板を結合し、前記第1,第2の回転板の互いに対向する面に径の異なるリング歯車をそれぞれ形成し、前記第1,第2の回転板の各リング歯車にそれぞれ傾斜して噛み合う歯車を、円錐状の皿ばねからなる回転力伝達部材の端部の内外周縁部に形成し、第1の回転板と第2の回転板との間に、前記回転力伝達部材の周囲を密閉しかつ振動減衰用粘性流体を収容する可撓性のケースを結合し、前記ケースの内部に前記回転力伝達部材により、前記リング歯車と前記回転力伝達部材の端部周縁部の歯車との噛合い部の隙間で連通する内側の流体室と外側の流体室とに区画したものであるから、駆動軸のトルク変動に基づく回転振動は、駆動軸に対する第1の回転板のボス部の軸方向振動に変換され、第1の回転板が第2の回転板に対し離接すると、回転力伝達部材により仕切られた一方の流体室の粘性流体が、前記第1,第2の回転板のリング歯車と回転力伝達部材の歯車との噛合い部を経て他方の流体室へ流れる時の、噛合い部の流体抵抗により前記ボス部の軸方向振動が吸収緩和される。
【0021】
駆動軸と従動軸に中空部を設ける必要がないから、伝達トルクが特に制限されることはなく、回転振動と軸方向振動とを同時に吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回転体のねじれ振動吸収装置の側面断面図である。
【図2】同回転体のねじれ振動吸収装置の要部を拡大して示す側面断面図である。
【図3】同回転体のねじれ振動吸収装置の要部を拡大して示す斜視図である。
【図4】同回転体のねじれ振動吸収装置の要部を向きを換えて示す斜視図である。
【図5】本発明の変更実施例に係る回転体のねじれ振動吸収装置の側面断面図である。
【符号の説明】
A,B:流体室 s:間隔 2:回転力伝達部材 2a:歯車 2b:歯車 5:ケース
5a:端縁部 5b:端縁部 12:従動軸 13:軸孔 14:第2の回転板 14a:円筒部 15:リング歯車 15a:環状溝 22:駆動軸 22a:ねじ軸部 23:軸孔 24:第1の回転板 24a:段部 24b:円板 25:リング歯車 26:ボス部 26a:ねじ孔 30:軸 35:ケース 35a:円筒部 36:シール部材 35b:円筒部

Claims (2)

  1. 駆動軸の端部に形成したねじ軸部、第1の回転板のボス部に設けたねじ孔螺合し、前記駆動軸と同軸に並ぶ従動軸の端部に第2の回転板を結合し、前記第1,第2の回転板の互いに対向する面に径の異なるリング歯車をそれぞれ形成し、前記第1,第2の回転板のリング歯車にそれぞれ傾斜して噛み合う歯車を、円錐状の皿ばねからなる回転力伝達部材の端部の内外周縁部に形成し、第1の回転板と第2の回転板との間に、前記回転力伝達部材の周囲を密閉しかつ振動減衰用粘性流体を収容する可撓性のケースを結合し、前記ケースの内部に前記回転力伝達部材により、前記リング歯車と前記回転力伝達部材の端部周縁部の歯車との噛合い部の隙間で連通する内側の流体室と外側の流体室とに区画したことを特徴とする回転体のねじれ振動吸収装置。
  2. 前記駆動軸のトルク変動が、駆動軸のねじ軸部に螺合する第1の回転板のボス部を軸方向に移動させて、第1,第2の回転板の相互の間隔を変化させ、前記内側の流体室と前記外側の流体室との間で振動減衰用粘性流体を流動させる、請求項1に記載の回転体のねじれ振動吸収装置。
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