JP4106557B2 - Torque transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、車両のパワーウィンドウにおける駆動トルク伝達手段や、あるいは産業機器におけるトルク伝達手段等に用いられ、トルク変動(捩り振動)及び衝撃入力に対する吸収機能をもったトルク伝達装置に関する。 The present invention relates to a torque transmission device used for driving torque transmission means in a power window of a vehicle, torque transmission means in an industrial device, or the like and having a function of absorbing torque fluctuation (torsional vibration) and impact input.
回転機器の駆動トルクは、内燃機関によるものであれ、電気モータによるものであれ、回転に伴って周期的なトルク変動を生じている。図6は、このようなトルク変動やを吸収して伝達トルクの平滑化を図り、あるいは何らかの原因によって回転がロックされた時の衝撃を吸収する機能をもったトルク伝達装置の典型的な従来技術を示す分離斜視図、図7は図6に示される弾性体103を外周側から見た側面図、図8は他の従来技術における弾性体を外周側から見た側面図である。
The driving torque of a rotating device, whether it is due to an internal combustion engine or an electric motor, causes a periodic torque fluctuation with rotation. FIG. 6 shows a typical prior art of a torque transmission device that absorbs such torque fluctuations and smoothes the transmission torque, or absorbs an impact when the rotation is locked for some reason. 7 is a side view of the
まず図6において、参照符号101は駆動側回転体、102は従動側回転体、103はゴム状弾性材料からなる弾性体である。駆動側回転体101と従動側回転体102を、弾性体103を介してカップリングした状態では、駆動側回転体101の端部に形成された複数の駆動側突起101aと、従動側回転体102の端部に形成された複数の従動側突起102aが、円周方向交互に配置される。弾性体103は、突起101a,102aの間に介在される複数のダンパ部103a,103bを、その組み付け性を良くするために、突起101a,102aの先端を交互に跨ぐブリッジ部103c,103dを介して環状に連結した形状に成形されている。
First, in FIG. 6,
すなわちこの種のトルク伝達装置は、駆動側回転体101の駆動側突起101aと従動側回転体102の従動側突起102aとの間で、弾性体103のダンパ部103a又は103bが圧縮変形を受けることによって、トルク変動を吸収しつつ、このトルクを駆動側回転体101から従動側回転体102へ伝達するものである。
That is, in this type of torque transmission device, the
なお、同様のトルク伝達装置としては、例えば下記の特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1によるトルク伝達装置は、上述のダンパ部に相当する部分を、2個1組として連結したものである。
しかしながら、上記従来のトルク伝達装置によれば、駆動側突起101aの側面先端部がブリッジ部103cの付け根に当接して、この部分に剪断応力を与え、従動側突起102aの側面先端部がブリッジ部103dの付け根に当接して、この部分に剪断応力を与える。このため、長期使用によって、ブリッジ部103c,103dの付け根に、図7に示されるような亀裂Cが発生する問題があった。前記剪断応力は、突起101a,102aの先端を丸く形成することによって緩和することは可能であるが、根本的な対策には到らなかった。
However, according to the above-described conventional torque transmission device, the side surface tip portion of the driving-
また、ブリッジ部103c,103dの付け根部分に、図8に示されるようなR状の凹部103e,103fを形成することによって、剪断応力を緩和し、亀裂Cの発生を防止することは可能である。しかしこの場合は、弾性体103の成形において、凹部103e,103fの存在がアンダーカットとなるため、成形後の離型が困難になり、対策の実現性が低い。
Further, by forming R-shaped
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、円周方向交互に配置された複数の駆動側突起と従動側突起との間に介在される複数のダンパ部とこれを連結するブリッジ部を有するトルク伝達装置において、駆動側突起と従動側突起との間での繰り返しトルク入力によって、ダンパ部におけるブリッジ部の付け根部分に亀裂が発生するのを有効に防止することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and a technical problem thereof is that a plurality of intervening between a plurality of drive-side protrusions and driven-side protrusions arranged alternately in the circumferential direction. In a torque transmission device having a damper part and a bridge part connecting the damper part, it is effective that cracks occur in the base part of the bridge part in the damper part due to repeated torque input between the driving side protrusion and the driven side protrusion. There is to prevent.
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係るトルク伝達装置は、駆動側回転体に円周方向所定間隔で形成された複数の駆動側突起と、従動側回転体に円周方向所定間隔で形成されると共に前記駆動側突起と円周方向交互に配置された複数の従動側突起との間に、それぞれゴム状弾性材料からなるダンパ部が介在され、各ダンパ部が、前記駆動側突起又は(及び)前記従動側突起の先端部を跨ぐゴム状弾性材料からなるブリッジ部と一体に形成され、前記ダンパ部のうち、前記駆動側突起と従動側突起の間での入力トルクによる圧縮を受ける側のダンパ部に、前記ブリッジ部側の端部に位置して、軸方向深さが前記ブリッジ部の軸方向肉厚よりも大きい凹部が形成されたものである。 As means for effectively solving the above technical problem, a torque transmission device according to the invention of claim 1 includes a plurality of driving side protrusions formed on the driving side rotating body at predetermined intervals in the circumferential direction, and a driven side. A damper portion made of a rubber-like elastic material is interposed between the driving-side protrusions and the plurality of driven-side protrusions alternately arranged in the circumferential direction, and is formed on the rotating body at predetermined intervals in the circumferential direction. The damper part is formed integrally with the bridge part made of a rubber-like elastic material straddling the driving side protrusion or (and) the tip part of the driven side protrusion, and among the damper part, the driving side protrusion and the driven side protrusion In the damper part on the side subjected to compression by the input torque between them, a recess is formed which is located at the end part on the bridge part side and whose axial depth is larger than the axial thickness of the bridge part. is there.
請求項1の発明に係るトルク伝達装置によれば、ダンパ部にブリッジ部の少なくとも円周方向一側に位置して形成された凹部が、突起の側面先端部との当接部分での剪断応力の発生を防止又は緩和するので、亀裂の発生を有効に防止又は抑制することができ、耐久性を大幅に向上することができる。また前記凹部は、駆動側回転体と従動側回転体の捩れ角(伝達トルク)が小さい場合は前記ダンパ部のばね定数を小さくし、前記捩れ角が大きくなるほど、ばね定数が大きくなるといった非線形特性によって、トルク変動(捩り振動)の吸収機能と、十分なトルク伝達機能とを両立させる機能をも有し、しかも成形時のアンダーカットとならないため、成形後の離型が困難となることもない。 According to the torque transmission device of the first aspect of the present invention, the recess formed in the damper portion at least on one side in the circumferential direction of the bridge portion has a shear stress at the contact portion with the side surface tip portion of the protrusion. Since generation | occurrence | production of this is prevented or relieve | moderated, generation | occurrence | production of a crack can be prevented or suppressed effectively and durability can be improved significantly. The concave portion has a non-linear characteristic such that when the torsion angle (transmission torque) between the driving side rotating body and the driven side rotating body is small, the spring constant of the damper portion is reduced, and the spring constant increases as the torsion angle increases. Because of this, it also has the function of achieving both a function of absorbing torque fluctuation (torsional vibration) and a sufficient torque transmission function, and since it does not cause undercutting during molding, it does not become difficult to release after molding. .
以下、本発明に係るトルク伝達装置を、例えば車両のパワーウィンドウにおける駆動トルク伝達部に適用した好ましい第一の形態について、図面を参照しながら説明する。図1はこの第一の形態を示す分離斜視図、図2は第一の形態によるトルク伝達装置の組付け状態を示すもので、(A)は軸心と直交する平面で切断して示す断面図、(B)は(A)におけるII−II断面図、図3は第一の形態における弾性体を示すもので、(A)は軸方向から見た図、(B)は(A)におけるIII方向矢視図である。 Hereinafter, a preferred first embodiment in which a torque transmission device according to the present invention is applied to, for example, a drive torque transmission unit in a power window of a vehicle will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the first embodiment, FIG. 2 shows an assembled state of the torque transmission device according to the first embodiment, and (A) is a cross section cut by a plane perpendicular to the axis. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3A, FIG. 3A shows an elastic body in the first embodiment, FIG. 3A is a view seen from the axial direction, and FIG. It is a III direction arrow directional view.
まず図1において、参照符号10は駆動側回転体、20は駆動側回転体10と同心配置された従動側回転体である。駆動側回転体10における従動側回転体20との対向端部には、円筒状のハウジング11と、円柱状の内周突部12が同心的に形成されており、更に、ハウジング11と内周突部12との間には、軸方向かつ径方向へ延びる3個の駆動側突起13が、円周方向120度間隔で形成されている。
First, in FIG. 1,
一方、従動側回転体20における駆動側回転体10との対向端部には、軸方向かつ径方向へ延びる3個の従動側突起21が、円周方向120度間隔で形成されている。また、図2(A)に示されるように、各従動側突起21の外周側の端部に対する外接円が、駆動側回転体10のハウジング11の内径より僅かに小径であり、各従動側突起21の内周側の端部に対する内接円が、駆動側回転体10の内周突部12の外径よりも僅かに大径であり、すなわち、従動側回転体20における従動側突起21は、駆動側回転体10におけるハウジング11と内周突部12との間に挿入されるようになっている。そしてこの状態では、駆動側突起13と従動側突起21が、円周方向交互に配置されることになる。
On the other hand, three driven
ハウジング11及び内周突部12は互いに等しい軸方向高さh1に形成されており、駆動側突起13及び従動側突起21は互いに等しい軸方向高さh2であって、かつハウジング11及び内周突部12の軸方向高さh1より低く形成されている。
The
図1における参照符号30はゴム状弾性材料によって環状に成形された弾性体である。この弾性体30は、駆動側回転体10と従動側回転体20の間に介在して、両者を弾性的にカップリングするもので、図2(A)に示される組付け状態において円周方向交互に存在する駆動側突起13と従動側突起21との間に、円周方向交互に介在されるダンパ部301,302と、図2(B)に示されるように、各駆動側突起13の先端部13aを跨ぐ3個のブリッジ部303と、各従動側突起21の先端部21aを跨ぐ3個のブリッジ部304が一体に形成されたものである。言い換えれば、弾性体30は、互いに軸方向反対側に位置するブリッジ部303,304を介して、各ダンパ部301,302を円周方向へ交互に連結した構造を呈する。
図1及び図3に示されるように、軸方向一側のブリッジ部303及びその円周方向両側のダンパ部301,302で囲まれた部分は、駆動側突起13が挿入される係合溝305となっており、軸方向他側のブリッジ部304及びその円周方向両側のダンパ部302,301で囲まれた部分は、従動側突起21が挿入される係合溝306となっている。そして、これらの係合溝305,306の軸方向深さd1は、図2に示される駆動側突起13及び従動側突起21の軸方向高さh2と略等しく、係合溝305,306の溝幅は、駆動側突起13及び従動側突起21の幅と略等しいものとなっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the portion surrounded by the
弾性体30における各ダンパ部301,302には、軸方向一方のブリッジ部303側の端部及び軸方向他方のブリッジ部304側の端部に位置して、半径方向と平行な方向に延びる凹部307,308が形成されており、言い換えれば、ブリッジ部303の円周方向両側にそれぞれ一対の凹部307が形成されると共に、ブリッジ部304の円周方向両側にそれぞれ一対の凹部308が形成されている。図3に示されるように、これら凹部307,308の軸方向深さd2は、ブリッジ部303,304の軸方向肉厚t1よりも大きく形成されている。したがって、ブリッジ部303,304は、凹部307,307あるいは凹部308,308によって、実質的に、かすがい形の屈曲形状を呈することとなる。
Each of the
ブリッジ部303,304の軸方向肉厚t1は、駆動側回転体10におけるハウジング11及び内周突部12の軸方向高さh1と、駆動側突起13及び従動側突起21の軸方向高さh2との差(h1−h2)と略同等である。したがって、図2に示される組付け状態では、ブリッジ部303,304は、駆動側突起13の先端部13aと従動側回転体20の軸方向対向面間、及び従動側突起21の先端部21aと駆動側回転体10の軸方向対向面間に介在される。
The axial thickness t 1 of the
また上記組付け状態とした時の、駆動側突起13及び従動側突起21とその両側に存在することになる凹部307,308のオーバーラップ量、言い換えれば図3(B)におけるd2−t1は、1mm程度であり、図3(A)に示される凹部307(及び308)の幅wは、駆動側突起13と従動側突起21の間での伝達トルクの変動によるダンパ部301又は302の圧縮ストロークの最大値程度とする。
Further, when the assembly state is set, the overlap amount of the driving-
弾性体30は、これを加硫成形する金型が、弾性体30の軸方向に離型動作するような分割形状とすることによって、凹部307,308がアンダーカットとならない。このため、成形後の離型の困難性を生じることはない。
The
以上の構成において、弾性体30は、駆動側突起13と従動側突起21との間に円周方向交互に介装されるダンパ部301,302がブリッジ部303,304を介して環状に連続しているので、まず軸方向一方を向いた係合溝305(又は306)を駆動側回転体10における各駆動側突起13(又は従動側回転体20における各従動側突起21)に差し込んで係止してから、軸方向他方を向いた係合溝306(又は305)に従動側回転体20における各従動側突起21(又は駆動側回転体10における各駆動側突起13)を挿入することによって、図2に示される状態への組付け作業を容易に行うことができる。
In the above-described configuration, the
そして、この組付け状態において、駆動側回転体10が図1における矢印R方向へ回転する場合、その駆動トルクは、駆動側突起13から弾性体30におけるダンパ部301を介して従動側突起21に伝達され、従動側回転体20が同方向へ回転する。このため、伝達トルクが増大した場合、ダンパ部301は駆動側突起13と従動側突起21との間で円周方向圧縮力を受けることになる。
In this assembled state, when the driving
このとき、ダンパ部301の両端部は、凹部307,308によって軸方向肉厚が小さくなっていることによって、円周方向圧縮ばね定数が低くなっているので、トルク変動初期には、主にこの両端部が円周方向に圧縮変形される。したがって、低ばね特性によって、回転中の伝達トルクの変動(捩り振動)を有効に吸収し、従動側回転体20の回転を平滑化することができる。
At this time, since both ends of the
またこのとき、弾性体30におけるブリッジ部303,304の付け根には、駆動側突起13及び従動側突起21の側面先端部が当接しているが、この側面先端部と軸方向にオーバーラップして、凹部307,308が形成されているので、前記ブリッジ部303,304の付け根近傍には、剪断応力が生じない。このため、ブリッジ部303,304の付け根に剪断応力による円周方向の亀裂が発生するのを、有効に防止することができる。
Further, at this time, the side end portions of the
そして、駆動側回転体10と従動側回転体20の捩れ角(伝達トルク)が更に大きくなり、ダンパ部301の両端部の圧縮変形量が増大していくのに伴って、ダンパ部301は、凹部307,308の間の、軸方向肉厚が大きい部分も圧縮されていくので、円周方向圧縮ばね定数は、非線形的に増大する。このため、例えば起動時等のような大きな駆動トルクに対する伝達力を確保すると共に、トルクによる円周方向圧縮荷重に対する所要の耐久性を確保することができる。そして、このような非線形特性によって、トルク変動(捩り振動)の吸収機能と、十分なトルク伝達機能とを両立することができる。また、このような非線形特性によって、緩衝能力にも優れるため、衝撃入力時のギアや回転体に対する保護機能を発揮することができる。
Then, as the torsional angle (transmission torque) of the driving
なお、回転時の遠心力によるダンパ部301,302の外周側への変位は、駆動側回転体10における円筒状のハウジング11によって制限される。
In addition, the displacement to the outer peripheral side of the
また、この形態によれば、凹部307,308がそれぞれブリッジ部303,304の円周方向両側に形成されているので、駆動側回転体10が図1における矢印Rと逆方向へ回転することによって、弾性体30におけるダンパ部302が駆動側突起13と従動側突起21との間で円周方向圧縮力を受ける場合も、上述と同様の効果が実現される。
Further, according to this embodiment, since the
次に図4は、本発明に係るトルク伝達装置を、例えば車両のパワーウィンドウにおける駆動トルク伝達部に適用した好ましい第二の形態を示す分離斜視図、図5は第二の形態における弾性体セグメント31を単体で示す斜視図である。 Next, FIG. 4 is an exploded perspective view showing a second preferred embodiment in which the torque transmission device according to the present invention is applied to, for example, a drive torque transmission portion in a vehicle power window, and FIG. 5 is an elastic segment in the second embodiment. It is a perspective view which shows 31 alone.
第二の形態において、先に説明した第一の形態と異なるところは、第一の形態においては、円周方向交互に配置されたダンパ部301,302が、ブリッジ部303,304を介して一体化された環状の弾性体30を用いているのに対し、第二の形態の形態は、図5に示されるような、円周方向に隣接する2個のダンパ部311,312を一組として、ブリッジ部313を介して一体化された複数(図示の例では3個)の弾性体セグメント31を用いている点にある。
In the second embodiment, the difference from the first embodiment described above is that, in the first embodiment,
なお、駆動側回転体10及び従動側回転体20は、図1と同様に構成されている。
The driving
各弾性体セグメント31は、ゴム状弾性材料によって成形されたものであって、ダンパ部311,312は、組付け状態において円周方向交互に存在する駆動側突起13と従動側突起21との間に円周方向交互に介在され、ブリッジ部313は、このダンパ部311,312間における軸方向一側に、駆動側突起13の先端部13aを跨ぐように形成されている。また、この組付け状態において、ダンパ部311,312におけるブリッジ部313と反対側の端部、言い換えれば弾性体セグメント31の円周方向両端部311a,312aは、従動側突起21の側面と当接されるようになっている。
Each
ブリッジ部313及びその円周方向両側のダンパ部311,312で囲まれた部分は、駆動側突起13又は従動側突起21が挿入される係合溝314となっている。そして、この係合溝314の軸方向深さは、先に説明した図2(B)に示される駆動側突起13の軸方向高さh2と等しく、係合溝314の溝幅は、駆動側突起13の幅と略等しいものとなっている。
The portion surrounded by the
各弾性体セグメント31におけるダンパ部311,312には、ブリッジ部313側の端部、言い換えればブリッジ部313の円周方向両側に位置して、半径方向と平行な方向に延びる一対の凹部315,315が形成されている。この凹部315の軸方向深さd3は、ブリッジ部313の軸方向肉厚t2よりも大きく形成され、したがって、ブリッジ部313は、凹部315,315によって、実質的に、かすがい形の屈曲形状を呈することとなる。
The
ブリッジ部313の軸方向肉厚t2は、先に説明した図2(B)に示される駆動側回転体10のハウジング11及び内周突部12の軸方向高さh1と、駆動側突起13の軸方向高さh2との差(h1−h2)と略同等である。したがって、組付け状態では、ブリッジ部313は、駆動側突起13の先端部13aと従動側回転体20の軸方向対向面間に介在される。
Axial thickness t 2 of the
また、組付け状態での駆動側突起13とその両側に存在することになる凹部315,315のオーバーラップ量、言い換えれば図5におけるd3−t2は、1mm程度であり、凹部315の幅は、駆動側突起13と従動側突起21の間での伝達トルクの変動によるダンパ部311又は312の圧縮ストロークの最大値程度とする。
Further, the overlap amount of the driving-
以上の構成を備える第二の形態において、弾性体セグメント31の組付けに際しては、各弾性体セグメント31の係合溝314を駆動側回転体10における各駆動側突起13差し込んだ状態で、この弾性体セグメント31をハウジング11と内周突部12との間に保持し、円周方向に隣接する弾性体セグメント31の両端部311a,312a間の隙間Gに、従動側回転体20における従動側突起21を挿入することによって、容易に組付けることができる。
In the second embodiment having the above-described configuration, when the
そしてこの形態においても、先に説明した第一の形態と同様の作用・効果を奏するものである。すなわち、弾性体セグメント31は、その成形に際して凹部315がアンダーカットとならないので、成形後の離型の困難性を生じることはなく、凹部315が、ブリッジ部313の付け根にトルクによる剪断応力及びこれによる円周方向の亀裂の発生を防止することができ、更には、駆動側回転体10と従動側回転体20の捩れ角(伝達トルク)が大きくなるほど、ばね定数が大きくなるといった非線形特性によって、トルク変動(捩り振動)の吸収機能と、十分なトルク伝達機能とを両立することができる。また、このような非線形特性によって、緩衝能力にも優れるため、衝撃入力時のギアや回転体に対する保護機能を発揮することができる。
Also in this embodiment, the same operations and effects as the first embodiment described above are exhibited. In other words, since the
なお、上述した第一及び第二の形態においては、駆動側回転体10側にハウジング11を有するものとして説明したが、逆に、従動側回転体20側にハウジングを形成して、駆動側回転体10にはハウジングが存在しないものであっても良く、すなわち、上述した第一及び第二の形態の説明においては、駆動側回転体を従動側回転体と読み替え、従動側回転体を駆動側回転体と読み替えても良い。
In the first and second embodiments described above, it has been described that the
また、上述した第一の形態においては、凹部307,308を、ダンパ部301,302の双方、言い換えれば各ブリッジ部303,304の円周方向両側に形成し、第二の形態においても、凹部315を、ダンパ部311,312の双方、言い換えればブリッジ部313の両側に形成したが、回転方向が一定である場合は、駆動側突起13と従動側突起21の間での入力トルクによる圧縮を受ける側、すなわち例えば図1において、R方向にのみ回転する場合は、圧縮を受けるダンパ部301にのみ凹部307,308を形成しても良い。
Further, in the first embodiment described above, the
10 駆動側回転体
11 ハウジング
12 内周突部
13 駆動側突起
13a,21a 先端部
20 従動側回転体
21 従動側突起
30 弾性体
31 弾性体セグメント
301,302,311,312 ダンパ部
303,304,313 ブリッジ部
305,306,314 係合溝
307,308,315 凹部
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