JP4012358B2

JP4012358B2 - Torsional damper and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4012358B2
Application number: JP2000110427A
Authority: JP
Inventors: 洋之佐野; 勉石田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: JP2001027287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエンジンのクランク軸等、回転軸に発生する捩り振動を吸収するトーショナルダンパ及びその製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のエンジンの駆動は、吸気、圧縮、爆発（膨張）及び排気の各行程を繰り返しながら行われ、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換しているため、このクランク軸には、回転に伴って捩り振動（回転方向の振動）が生じる。そしてこのような捩り振動の増大による不具合の発生を防止するため、前記クランク軸の軸端には、トーショナルダンパが取り付けられる。
【０００３】
トーショナルダンパは、クランク軸に取り付けられるハブの外周にゴムを介して環状マスを同心的かつ弾性的に連結した構成を備え、ゴムのばね定数と、質量体の慣性質量とによって決まる一定の捩り方向固有振動数を有し、その共振による動的吸振効果によって、特定の回転数域における捩り振動を低減するものである。トーショナルダンパには、嵌合式トーショナルダンパと呼ばれるものがあり、この種のものは、環状に成形したゴムをハブと環状マスの対向周面間に軸方向一方から圧入嵌合することによって製作されるため、ゴムを加硫接着した構造のものに比較して安価に提供できるといった利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この嵌合式トーショナルダンパにおいては、ハブ、環状ゴム、環状マスの互いの結合が、圧入時のゴムの圧縮反力による摩擦抵抗に依存されるため、動的吸振動作等による入力トルクが大きくなると、ハブ又は環状マスと環状ゴムとの嵌合面間で円周方向の滑りを生じることがあり、ゴムを加硫接着した構造のものに比較して適用可能な範囲が著しく制限されているのが現状である。したがって、この種のトーショナルダンパには、滑りが発生する時の入力トルク値（スベリトルク）の向上が求められていた。
【０００５】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、ハブ、環状ゴム及び環状マス間のスベリトルクを大幅に増大させ、しかも製造上の問題のない嵌合式のトーショナルダンパを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、製造上の安全性や製造設備の汚染抑制を考慮し、環状ゴムとハブ及び環状マスとの嵌合面へ介在させる物質の研究を重ねた結果、環状ゴムがエチレン・プロピレンゴム又はエチレン・アクリレートゴムからなるものにおいて、γ−アミノプロピルトリエトキシシランがスベリトルクの増大に著しい効果を発揮することを確認して本発明の完成に到った。
【０００７】
すなわち、上述した技術的課題を解決する手段として、本発明に係るトーショナルダンパは、金属からなるハブと、このハブの外周側に配置した金属からなる環状マスと、前記ハブと環状マスとの対向周面間に圧入嵌合したエチレン・プロピレンゴム又はエチレン・アクリレートゴムからなる環状ゴムとを備え、前記環状ゴムとハブ及び環状マスとの互いの嵌合面に、スベリトルク増大手段としてγ−アミノプロピルトリエトキシシランを介在させたものである。
【０００８】
また、上記トーショナルダンパの製造においては、金属からなるハブと、このハブの外周側に配置した金属からなる環状マスとの対向周面間に、エチレン・プロピレンゴム又はエチレン・アクリレートゴムからなる環状ゴムを圧入する際に、予め前記ハブと環状マスの対向周面又は前記環状ゴムにγ−アミノプロピルトリエトキシシランを塗布することによって、前記環状ゴムとハブ及び環状マスとの互いの嵌合面に、スベリトルク増大手段としてγ−アミノプロピルトリエトキシシランを介在させる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、嵌合式トーショナルダンパを、その軸心を通る平面で切断して示すものである。このトーショナルダンパは、図示されていない自動車エンジン等のクランク軸の軸端に取り付けられるハブ１と、その外周側に同心的に離間配置された環状マス２との対向周面間に環状ゴム３が圧入嵌合され、この環状ゴム３を介して前記ハブ１と環状マス２が互いに弾性的に連結された構造を有する。
【００１４】
ハブ１は金属材料で成形されたものであって、クランク軸の軸端に取り付けられる内周側のボス部１１と、そこから外周側へ展開した円盤部１２と、その外周部に形成されたプーリ部１３及びリム部１４とを有する。環状マス２も金属材料からなるものであって、前記ハブ１のリム部１４の外周側に配置され、外周面にプーリ部２１が形成されている。前記プーリ部１３，２１は、クランク軸の回転力を図示されていないＶベルトを介して各種補機へ伝達するためのものである。
【００１５】
環状ゴム３は、エチレン・プロピレンゴム又はエチレン・アクリレートゴムによって環状に成形されたものであって、ハブ１のリム部１４の外周面と、これに径方向に対向する環状マス２の内周面との間に所要の圧縮代をもって圧入嵌合されている。また、環状ゴム３と前記リム部１４及び環状マス２との嵌合面には、それぞれγ−アミノプロピルトリエトキシシランが介在されている。
【００１６】
発明者の研究によれば、γ−アミノプロピルトリエトキシシランは、エチレン・プロピレンゴム又はエチレン・アクリレートゴムと金属との圧接面におけるスベリトルクの増大に優れた効果を発揮する。したがって、ハブ１、環状ゴム３、環状マス２が互いに強固に保持された状態になって、スベリトルクを著しく増大させ、動的吸振動作等による大トルク入力時にハブ１又は環状マス２と環状ゴム３の嵌合面間で円周方向の滑りが発生するのを有効に防止することができる。
【００１７】
また、γ−アミノプロピルトリエトキシシランは水溶性であるため、このトーショナルダンパの製造過程で環状ゴム３とハブ１のリム部１４及び環状マス２との圧接面へ介在させるには、例えばエタノール水溶液又は他のアルコール水溶液で希釈したものを、前記リム部１４の外周面及び環状マス２の内周面に塗布し、環状ゴム３を前記リム部１４の外周面と環状マス２の内周面との間に軸方向一側から圧入する。
【００１８】
この場合、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを希釈するエタノール水溶液中のエタノール濃度は、７０〜８０％とすることが望ましいが、それ以外（０〜９０％）でも十分にスベリトルクの向上を実現することができる。
【００１９】
以下、本発明による効果を確認するために実施したスベリトルク評価試験について説明する。なお、これらの試験に供されるトーショナルダンパは、図１に示される構造のものとし、環状ゴム３の材料としてはＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）又はＶＡＭＡＣ（デュポン社商品名；エチレン・アクリレートゴム）を用いた。ＥＰＤＭ及びＶＡＭＡＣの配合諸元は表１のとおりである。
【表１】

【００２０】
また、この評価試験に供されるトーショナルダンパは、嵌合面への介在成分を、環状ゴム３又は金属（ハブ１及び環状マス２）側に塗布してから、環状ゴム３をハブ１と環状マス２の間に環状ゴム３を嵌合し、次にアルカリ洗浄液に浸漬して、嵌合液（潤滑油）を洗浄したものである。なお、前記介在成分としてポリメチレンポリフェニルイソシアネートを用いたものは、嵌合後、１２０℃×２２時間の熱処理を実施し、シランカップリング剤はエタノール水溶液（７５％重量比）で１:１（重量比）希釈したものを用いた。
【００２１】
スベリトルクの測定方法は、ハブ１と環状マス２を固定した後に、５ｋｇ刻みで円周方向の荷重をかけ、この状態を１分間保持する。そしてこの保持時間内にハブ１と環状マス２の相対的な捩り変位が２度未満であれば、更に前記荷重を５ｋｇ増大させて１分間保持する。そして、保持時間中にハブ１と環状マス２の相対的な捩り変位が２度以上となった場合のトルクをスベリトルクとした。
【００２２】
このスベリトルク評価試験の結果は、表２のとおりであった。
【表２】

【００２３】
すなわち、上記表２に示される試験結果を、各供試体について説明すると、次のとおりである。
実施例１，２；
嵌合面の介在成分としてγ−アミノプロピルトリエトキシシランが用いられており、圧入嵌合する環状ゴム３がエチレン・プロピレンゴム及びエチレン・アクリレートゴムのいずれからなる場合も、スベリトルクの向上効果が得られた。また、嵌合後の熱処理を行わなくても、従来技術によるスベリトルク向上方法（比較例１）の約１．３倍、接着成分を用いない場合（比較例２）の２倍のスベリトルク向上効果が得られた。また、熱老化後のスベリトルク低下は発生しなかった。
実施例１，３；
嵌合面の介在成分としてγ−アミノプロピルトリエトキシシランが用いられており、環状ゴム３に塗布するか、金属（ハブ１及び環状マス２）側に塗布するかに関係なく、スベリトルク向上効果が得られた。
また、実施例１〜３によれば、嵌合面の介在成分としてγ−ウレイドプロピルトリエトキシシランを用いた参考例よりも、大きなスベリトルクが発現されることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明によれば、金属からなるハブ及び環状マスとその対向周面間に圧入したエチレン・プロピレンゴム又はエチレン・アクリレートゴムからなる環状ゴムとの互いの嵌合面に、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを介在させることによって、前記嵌合面におけるスベリトルクが大幅に向上するので、大きな捩り変位の入力時にハブと環状ゴム間あるいは環状ゴムと環状マスとの間にスベリが発生するのを有効に防止することができる。しかも製造上の安全性及び製造設備を汚染する問題もないといった優れた効果が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトーショナルダンパをその軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【符号の説明】
１ハブ
１１ボス部
１２円盤部
１３プーリ部
１４リム部
２環状マス
２１プーリ部
３環状ゴム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torsional damper that absorbs torsional vibration generated on a rotating shaft such as an engine crankshaft and a manufacturing technique thereof.
[0002]
[Prior art]
Engines such as automobiles are driven while repeating the steps of intake, compression, explosion (expansion), and exhaust, and the reciprocating motion of the piston is converted into the rotational motion of the crankshaft. Torsional vibration (vibration in the rotational direction) occurs with rotation. A torsional damper is attached to the end of the crankshaft in order to prevent the occurrence of problems due to the increase in torsional vibration.
[0003]
The torsional damper has a structure in which an annular mass is concentrically and elastically connected to the outer periphery of a hub attached to the crankshaft via rubber, and a constant torsion determined by the spring constant of the rubber and the inertial mass of the mass body. It has a direction natural frequency and reduces torsional vibration in a specific rotational frequency range by a dynamic vibration absorption effect due to its resonance. Some torsional dampers are called mating type torsional dampers, and this type is manufactured by press-fitting an annularly molded rubber between the opposite peripheral surfaces of the hub and the annular mass from one side in the axial direction. Therefore, there is an advantage that it can be provided at a lower cost compared with a structure in which rubber is vulcanized and bonded.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this fitting type torsional damper, since the coupling of the hub, the annular rubber, and the annular mass depends on the frictional resistance caused by the compression reaction force of the rubber at the time of press-fitting, the input torque due to the dynamic vibration absorption operation etc. If it is increased, circumferential slippage may occur between the mating surfaces of the hub or the annular mass and the annular rubber, and the applicable range is significantly limited compared to a structure in which rubber is vulcanized and bonded. The current situation is. Therefore, this type of torsional damper is required to improve the input torque value (slip torque) when slipping occurs.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its main technical problem is that the sliding torque between the hub, the annular rubber and the annular mass is greatly increased, and there is no manufacturing problem. It is to provide a combined torsional damper.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventor has conducted research on materials interposed between the annular rubber and the hub and the annular mass in consideration of production safety and suppression of contamination of the production equipment. It has been confirmed that γ-aminopropyltriethoxysilane exerts a remarkable effect on increasing the slip torque in the case of an ethylene acrylate rubber, and the present invention has been completed.
[0007]
That is, as a means for solving the above technical problem, the torsional damper according to the present invention includes a metal hub, a metal annular mass disposed on the outer peripheral side of the hub, and the hub and the annular mass. And an annular rubber made of ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber press-fitted between the opposed peripheral surfaces, and a gamma-amino as means for increasing the slip torque on the mating surfaces of the annular rubber, the hub and the annular mass. Propyltriethoxysilane is interposed.
[0008]
Further, in the production of the torsional damper, a ring made of ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber is provided between opposed circumferential surfaces of a metal hub and a metal mass disposed on the outer periphery of the hub. When the rubber is press-fitted, by previously applying γ-aminopropyltriethoxysilane to the peripheral surface of the hub and the annular mass or to the annular rubber, the mating surfaces of the annular rubber, the hub and the annular mass with each other In addition, γ-aminopropyltriethoxysilane is interposed as means for increasing the slip torque.
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a fitting torsional damper cut along a plane passing through its axis. The torsional damper includes an annular rubber 3 between opposed peripheral surfaces of a hub 1 attached to a shaft end of a crankshaft such as an automobile engine (not shown) and an annular mass 2 concentrically spaced on the outer peripheral side thereof. And the hub 1 and the annular mass 2 are elastically connected to each other via the annular rubber 3.
[0014]
The hub 1 is formed of a metal material, and is formed on the inner peripheral boss portion 11 attached to the shaft end of the crankshaft, the disk portion 12 developed from there to the outer peripheral side, and the outer peripheral portion thereof. It has a pulley part 13 and a rim part 14. The annular mass 2 is also made of a metal material, and is disposed on the outer peripheral side of the rim portion 14 of the hub 1, and a pulley portion 21 is formed on the outer peripheral surface. The

pulley portions

13 and 21 are for transmitting the rotational force of the crankshaft to various auxiliary machines via a V-belt (not shown).
[0015]
The annular rubber 3 is formed in an annular shape by ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber, and has an outer peripheral surface of the rim portion 14 of the hub 1 and an inner peripheral surface of the annular mass 2 opposed to the radial direction. Is press-fitted with a required compression allowance. In addition, γ-aminopropyltriethoxysilane is interposed between the fitting surfaces of the annular rubber 3 and the rim portion 14 and the annular mass 2.
[0016]
According to the inventor's research, γ-aminopropyltriethoxysilane exhibits an excellent effect in increasing the slip torque on the pressure contact surface between the ethylene / propylene rubber or the ethylene / acrylate rubber and the metal. Accordingly, the hub 1, the annular rubber 3, and the annular mass 2 are firmly held to each other, the sliding torque is remarkably increased, and the hub 1 or the annular mass 2 and the annular rubber 3 are input when a large torque is input by a dynamic vibration absorption operation or the like. It is possible to effectively prevent the occurrence of circumferential slip between the fitting surfaces.
[0017]
In addition, since γ-aminopropyltriethoxysilane is water-soluble, in the process of manufacturing the torsional damper, in order to intervene in the pressure contact surface between the annular rubber 3 and the rim portion 14 of the hub 1 and the annular mass 2, for example, ethanol A solution diluted with an aqueous solution or another alcohol aqueous solution is applied to the outer peripheral surface of the rim portion 14 and the inner peripheral surface of the annular mass 2, and the annular rubber 3 is applied to the outer peripheral surface of the rim portion 14 and the inner peripheral surface of the annular mass 2. And press-fit from one side in the axial direction.
[0018]
In this case, the ethanol concentration in the aqueous ethanol solution for diluting γ-aminopropyltriethoxysilane is preferably 70 to 80%, but other than that (0 to 90%) can sufficiently improve the smooth torque. Can do.
[0019]
Hereinafter, the slip torque evaluation test conducted to confirm the effect of the present invention will be described. The torsional damper used in these tests has the structure shown in FIG. 1, and the material of the annular rubber 3 is EPDM (ethylene propylene rubber) or VAMAC (DuPont brand name; ethylene acrylate rubber). ) Was used. The specifications of EPDM and VAMAC are shown in Table 1.
[Table 1]

[0020]
In addition, the torsional damper used for this evaluation test is applied to the annular rubber 3 or the metal (hub 1 and annular mass 2) side with an intervening component on the fitting surface, and then the annular rubber 3 and the hub 1 are applied. An annular rubber 3 is fitted between the annular masses 2 and then immersed in an alkaline cleaning liquid to wash the fitting liquid (lubricating oil). In addition, those using polymethylene polyphenyl isocyanate as the intervening component were subjected to heat treatment at 120 ° C. for 22 hours after fitting, and the silane coupling agent was 1: 1 with an aqueous ethanol solution (75% weight ratio). (Weight ratio) Diluted one was used.
[0021]
In the method for measuring the sliding torque, after the hub 1 and the annular mass 2 are fixed, a circumferential load is applied in increments of 5 kg, and this state is maintained for 1 minute. If the relative torsional displacement between the hub 1 and the annular mass 2 is less than 2 degrees within this holding time, the load is further increased by 5 kg and held for 1 minute. The torque when the relative torsional displacement between the hub 1 and the annular mass 2 becomes 2 degrees or more during the holding time is defined as the slip torque.
[0022]
The results of this sliding torque evaluation test are shown in Table 2.
[Table 2]

[0023]
That is, the test results shown in Table 2 above are described for each specimen as follows.
Examples 1 and 2;
Γ-aminopropyltriethoxysilane is used as an intervening component of the fitting surface, and the effect of improving the slip torque is obtained when the annular rubber 3 to be press-fitted and fitted is made of either ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber. It was. Further, even if heat treatment after fitting is not performed, the effect of improving the slip torque is approximately 1.3 times that of the conventional method for improving the slip torque (Comparative Example 1), and twice that of the case where no adhesive component is used (Comparative Example 2). Obtained. Further, no decrease in sliding torque after heat aging occurred.
Examples 1, 3;
Γ-aminopropyltriethoxysilane is used as an intervening component of the fitting surface, and the effect of improving the smooth torque is obtained regardless of whether it is applied to the ring rubber 3 or the metal (hub 1 and ring mass 2) side. Obtained.
Moreover, according to Examples 1-3, it turned out that a larger slip torque is expressed than the reference example using ( gamma) -ureidopropyltriethoxysilane as an interposition component of a fitting surface.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the fitting surface between the hub and the annular mass made of metal and the annular rubber made of ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber press-fitted between the opposed peripheral surfaces is provided. By interposing γ-aminopropyltriethoxysilane, the slip torque on the fitting surface is greatly improved. Therefore, when a large torsional displacement is input, slip is generated between the hub and the ring rubber or between the ring rubber and the ring mass. It is possible to effectively prevent the occurrence. Moreover, excellent effects such as safety in manufacturing and no problem of contaminating the manufacturing equipment are realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view showing a torsional damper according to an embodiment of the present invention cut along a plane passing through its axis.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 hub 11 boss part 12 disk part 13 pulley part 14 rim part 2 annular mass 21 pulley part 3 annular rubber

Claims

A metal hub (1),
An annular mass (2) made of metal disposed on the outer peripheral side of the hub (1);
An annular rubber (3) made of ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber press-fitted between opposed peripheral surfaces of the hub (1) and the annular mass (2);
A torsional damper characterized in that γ-aminopropyltriethoxysilane is interposed as a sliding torque increasing means on the mating surfaces of the annular rubber (3), the hub (1) and the annular mass (2).

An annular rubber (made of ethylene / propylene rubber or ethylene / acrylate rubber) between the opposing peripheral surfaces of a hub (1) made of metal and an annular mass (2) made of metal disposed on the outer peripheral side of the hub (1) When press-fitting 3), by applying γ-aminopropyltriethoxysilane to the opposed peripheral surfaces of the hub (1) and the annular mass (2) or the annular rubber (3), the annular rubber (3 ), A hub (1), and an annular mass (2), and a γ-aminopropyltriethoxysilane is interposed as a sliding torque increasing means on the mating surfaces of each other.