JP4853623B2 - センシングプレート付きクランクプーリ - Google Patents

Description

本発明は、例えばエンジンのクランクシャフトの軸端に取り付けられるクランクプーリであって、回転検出用のセンシングプレートを備えるものに関する。

クランクシャフトの軸端に取り付けられるクランクプーリの一種として、従来から、例えば下記の特許文献１に開示されたようなダンパが知られている。このダンパは、クランクシャフトの駆動トルクを、ベルトを介して補機へ伝達するためのプーリと、クランクシャフトの捩り振動を動的吸振作用によって低減する機能を有するダンパ部と、回転検出用のセンシングプレートを備える。
実開平５−９２５５４号公報

しかしながらこの種のセンシングプレート付きクランクプーリは、センシングプレートが、外周縁に被検出突起（又は被検出切欠）が形成された円盤状のフランジ部を有するため、高回転時には、クランクシャフトからの軸方向振動の伝達によってセンシングプレートのフランジ部が振動し、大きな騒音が放射されやすくなる問題がある。

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、その技術的課題とするところは、センシングプレートを備えるクランクプーリにおいて、センシングプレートからの騒音の放射を低減することにある。

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の発明に係るセンシングプレート付きクランクプーリは、回転検出用のセンシングプレートが設けられたクランクプーリにおいて、前記センシングプレートの本体フランジに、その径方向中間部分にばね性を与える多数の窓部が円周方向所定間隔で開設され、前記本体フランジ及びその軸方向一側に隣接配置された環状部品のうちの一方に、ゴム状弾性材料からなり円周方向に連続した一対の弾性突起が前記窓部よりも外周側及び内周側に位置して設けられ、この弾性突起の先端が、前記本体フランジ及び環状部品のうちの他方に適当な面圧で密接されたものである。

請求項１の発明に係るセンシングプレート付きクランクプーリによれば、センシングプレートの本体フランジがその厚さ方向へ振動した場合、その振動変位は、円周方向へ多数の窓部が並んだ部分を支点にした曲げ振動となるので、振幅が小さくなり、しかも前記多数の窓部によって音の放射面積が小さくなるので、センシングプレートからの騒音の放射を有効に低減することができる。また、前記窓部によってセンシングプレートの軽量化を図ることができる。

また、センシングプレートの本体フランジがその厚さ方向へ振動した場合、この本体フランジに密接された弾性突起が変形を受けることによって、前記振動が減衰され、その振動変位は、円周方向へ多数の窓部が並んだ部分をばねとした曲げ振動となるので、振幅が小さくなり、しかも前記多数の窓部によって音の放射面積が小さくなるので、センシングプレートからの騒音の放射を有効に低減することができる。更に、円周方向へ連続した前記弾性突起は、センシングプレートとの密接によってシール機能を有するので、前記窓部からベアリングの摺動部へ外部のダストが介入するのを有効に防止することができる。

以下、本発明に係るセンシングプレート付きクランクプーリを、自動車エンジンのクランクシャフトから補機へトルクを伝達すると共にそのトルクの変動を吸収し、かつ前記クランクシャフトの捩り振動を低減するトルク変動吸収ダンパに適用した、好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面斜視図、図２は、要部拡大断面図、図３は、作用説明図である。なお、以下の説明において「正面側」とは、図における左側であって車両のフロント側のことであり、「背面側」とは図における右側であって不図示のエンジンが存在する側のことである。

図１において、参照符号１は、自動車エンジンのクランクシャフト（不図示）の端部に取り付けられるハブである。このハブ１は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、内周に、クランクシャフトの軸端が挿入される軸孔１ａと、円周方向の位置決め用穴１ｂが開設され、外周に、正面側へ円筒状に突出したリム部１１が形成されている。

参照符号２は、鋼板などの金属板からなるセンシングプレートである。このセンシングプレート２は、ハブ１のリム部１１の外周面に圧入された取付筒部２１と、その背面側の端部から円盤状に展開した本体フランジ２２を有する。本体フランジ２２の外周縁には、多数の被検出突起２２ａが等位相間隔で形成されている。本体フランジ２２の外周側には、不図示のセンサ（図示省略）が近接配置されており、前記被検出突起２２ａが回転に伴ってこのセンサの読み取りヘッドの前を通過することによって、パルス状の検出信号が出力され、エンジン制御のためのクランク角検出が行われるようになっている。

ハブ１の外周側にはダイナミックダンパ部３と、カップリング部４が設けられている。

このうち、ダイナミックダンパ部３は、センシングプレート２の取付筒部２１の外周面に圧入嵌着されたスリーブ３１と、その外周側に配置されたプーリ保持環３２と、このプーリ保持環３２と前記スリーブ３１との間に耐熱性、耐寒性、内部減衰性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料で一体的に加硫成形されたダンパゴム３３からなる。

詳しくは、プーリ保持環３２は、金属板のプレス成形等により製作されたものであって、ダンパゴム３３の外周に加硫接着により一体に接合された内周筒部３２１と、その背面側の端部から外周側へ展開する円盤部３２２と、更にこの円盤部３２２の外周から正面側へ延びる外周筒部３２３からなる二重筒状の中空形状をなし、すなわち軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略コ字形をなす。このプーリ保持環３２は、請求項１に記載された環状部品に相当するものであって、円盤部３２２がセンシングプレート２の本体フランジ２２の軸方向正面側に隣接している。

ダンパゴム３３は、不図示の金型に、スリーブ３１とプーリ保持環３２を互いに同心的にセットし、型締めによってスリーブ３１の外周面とプーリ保持環３２の内周筒部３２１の内周面との間に画成される環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記スリーブ３１の外周面及び内周筒部３２１の内周面に加硫接着したものである。スリーブ３１は、センシングプレート２の取付筒部２１の外周面に圧入することによって僅かに拡径されるので、ダンパゴム３３は、成形時の体積収縮によって生じた引張応力が解消されると共に、径方向の適当な予圧縮が与えられている。

一方、カップリング部４は、プーリ保持環３２に固定された結合フランジ部材４１と、前記プーリ保持環３２の外周筒部３２３に相対回転可能に支持されたプーリ４２と、このプーリ４２と前記結合フランジ部材４１との間に耐熱性、耐寒性、内部減衰性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料で一体的に加硫成形されたカップリングゴム４３からなる。

結合フランジ部材４１は、金属板の打ち抜きプレス等によって製作されたものであって、プーリ保持環３２の内周筒部３２１の外周面に圧入嵌着された取付筒部４１１と、その背面側の端部からプーリ保持環３２の円盤部３２２に沿って展開した外向きフランジ４１２からなる。

プーリ４２は、金属板のプレス成形及び転造等によって製作されたものであって、プーリ保持環３２の外周筒部３２３の外周側に配置されたプーリ本体４２１と、その正面側の端部から前記外周筒部３２３の正面側を内周へ延びる内向きフランジ４２２とからなる。プーリ本体４２１の外周面にはポリＶ溝４２１ａが形成されており、不図示の無端ベルトが巻き掛けられるようになっている。

カップリングゴム４３は、結合フランジ部材４１の外向きフランジ４１２と、プーリ４２の内向きフランジ４２２に一体的に加硫接着されている。すなわち、このカップリングゴム４３は、不図示の金型に、結合フランジ部材４１とプーリ４２を同心的にセットし、型締めによってこの結合フランジ部材４１の外向きフランジ４１２とプーリ４２の内向きフランジ４２２との間に画成される筒状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に前記外向きフランジ４１２と内向きフランジ４２２に加硫接着したものである。

カップリングゴム４３は、クランクシャフトからハブ１へ入力された駆動トルクを、円周方向剪断変形作用によって平滑化しながら、プーリ４２へ伝達するものである。そして、クランクシャフトのトルク変動は、アイドリング以下の低回転領域で顕著になることから、このカップリングゴム４３は、バネ定数を極力低くすると共に、捩り方向への許容変形量を極力大きくし、大きなトルク伝達力を与えるため、軸方向及び径方向の肉厚が十分に大きく形成されている。

プーリ保持環３２の外周筒部３２３と、その外周側にあるプーリ４２のプーリ本体４２１との間には、ラジアルベアリング５が介在されている。このラジアルベアリング５は、ＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料で円筒状に成形されたものであって、プーリ本体４２１の内周面を回転摺動自在に支持している。

プーリ保持環３２には、結合フランジ部材４１の正面側に位置して、スラストサポータ６が取り付けられている。このスラストサポータ６は、プーリ保持環３２の内周筒部３２１の外周面に圧入嵌着された内周圧入部６１と、プーリ４２の内向きフランジ４２２の正面側を外周側へ展開した支持フランジ６２からなる。

プーリ４２の内向きフランジ４２２と、これに対応する円錐状をなすスラストサポータ６の支持フランジ６２との間には、スラストベアリング７が回転摺動可能に介在されている。このスラストベアリング７は、ＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料で円錐環状に成形されている。

また、当該トルク変動吸収ダンパの組立において、プーリ保持環３２の内周筒部３２１の外周面に、結合フランジ部材４１を圧入することによって、この結合フランジ部材４１とプーリ４２及びカップリングゴム４３の一体成形物であるカップリング部４をプーリ保持環３２に組み込んだ後、スラストサポータ６を、前記内周筒部３２１の外周面に、正面側から軸方向所定位置まで圧入する過程で、このスラストサポータ６の支持フランジ６２が、スラストベアリング７を介してプーリ４２の内向きフランジ４２２を背面側へ適宜押圧するようになっている。このためカップリングゴム４３には、軸方向の適当な予圧縮が与えられている。

スラストサポータ６の支持フランジ６２には、背面側へ突出した複数の係合突起６３が等位相間隔で形成されている。一方、プーリ４２の内向きフランジ４２２には、軸心Ｏを中心とする円弧状に延びる複数の係合孔４２２ａが前記係合突起６３と対応する位相間隔で開設されており、それぞれ前記係合突起６３に、円周方向両側へ適当なクリアランスをもって遊嵌されている。すなわちこの係合突起６３と係合孔４２２ａは、その互いの干渉によって、プーリ保持環３２とプーリ４２の円周方向相対変位を所定の範囲に制限するストッパを構成するものである。また、この係合孔４２２ａの背面側は、カップリングゴム４３の正面端部外周に形成された盲穴４３１によって閉塞されている。

図２に最も明瞭に示されるように、プーリ保持環３２の円盤部３２２の背面における外周部及び内周部には、それぞれゴム状弾性材料からなり円周方向へ連続したスラストリップ３３１，３３２が一体的に加硫接着され、その先端が、センシングプレート２の本体フランジ２２の内側面に適当な面圧で、摺動可能に密接している。このスラストリップ３３１，３３２は、請求項１に記載された弾性突起に相当するものである。また、スラストリップ３３１の外周側には、ゴム状弾性材料からなり円周方向へ連続したラジアルシールリップ３３３が一体的に加硫接着されており、その先端が、ラジアルベアリング５の外側（背面側）の位置でプーリ４２のプーリ本体４２１の内周面に摺動可能に密接されている。

スラストリップ３３１，３３２及びラジアルシールリップ３３３は、ダンパゴム３３と同材質のゴム状弾性材料からなり、先に説明したダンパゴム３３の一体成形の際に、同時に成形されたものである。

図１に示されるように、プーリ４２の内向きフランジ４２２の外側面における係合孔４２２ａの開設位置の外周側には、カップリングゴム４３と連続したゴム状弾性材料からなるスラストシールリップ４３２が一体的に加硫接着されており、その先端が、スラストサポータ６の支持フランジ６２の内側面外周部に摺動可能に密接されている。このスラストシールリップ４３２は、先に説明した結合フランジ部材４１の外向きフランジ４１２と、プーリ４２の内向きフランジ４２２への、カップリングゴム４３の一体成形の際に、同時に成形することができる。

ダンパゴム３３は、ダイナミックダンパ部３のばね部をなすものであり、プーリ保持環３２と、このプーリ保持環３２の内周筒部３２１に一体的に設けられた結合フランジ部材４１、スラストサポータ６、スラストリップ３３１，３３２、ラジアルシールリップ３３３などは、ダイナミックダンパ部３のマス部をなすものである。そして、このダイナミックダンパ部３の捩り方向固有振動数は、ダンパゴム３３のばね定数と、前記マス部の慣性質量によって、クランクシャフトの捩れ角が最大となる所定の振動数域、言い換えればクランクシャフトの捩り方向固有振動数と合致するように同調されている。

上述の構成を備えるダンパ（トルク変動吸収ダンパ）は、不図示のクランクシャフトの軸端に、不図示のセンターボルトによって取り付けられ、クランクシャフトの駆動トルクを、プーリ４２のプーリ本体４２１に巻き掛けられた不図示のベルトを介して、オルタネータ等の補機の回転軸に伝達するものである。

ここで、アイドリング以下の低回転域でクランクシャフトに顕著に発生するトルク変動は、ハブ１からダンパゴム３３を介してプーリ保持環３２に伝達されるが、このプーリ保持環３２と一体の結合フランジ部材４１とプーリ４２の内向きフランジ４２２との間を連結しているカップリングゴム４３は、ダンパゴム３３に比較して円周方向剪断バネ定数が著しく低いため、入力されたトルク変動に応じて円周方向へ繰り返し剪断変形され、このトルク変動を熱エネルギに変換する。このため、プーリ４２のプーリ本体４２１に巻き掛けられたベルトへの伝達トルクが平滑化される。

ダイナミックダンパ部３は、クランクシャフトの共振によって捩れ角が最大となる振動数域で円周方向に共振し、その共振によるトルクは、入力振動のトルクと方向が逆になる。このため、このような動的吸振作用によって、クランクシャフトの共振による捩れ角のピークを有効に低減することができる。

プーリ保持環３２と、これに一体の結合フランジ部材４１及びスラストサポータ６等は、ダイナミックダンパ部３の慣性質量として作用するため、上述の動的吸振時における十分な制振トルクを得ることができる。

また、低回転領域でカップリング部４が共振したり、あるいは過大なトルクが入力されることによって、プーリ保持環３２とプーリ４２の円周方向相対変位量が所定の大きさに達した場合は、プーリ保持環３２と一体のスラストサポータ６に形成された各係合突起６３と、プーリ４２の内向きフランジ４２２に形成された係合孔４２２ａが、円周方向に互いに干渉する。そして、この干渉によって制限されるプーリ保持環３２とプーリ４２の円周方向相対変位量は、許容されるカップリングゴム４３の円周方向歪の大きさを考慮して適切に設定されているため、カップリングゴム４３の過大変形や、それに起因する破損を有効に防止することができる。

ラジアルベアリング５の配置箇所の外側（背面側）は、プーリ保持環３２に設けられると共にプーリ本体４２１の内周面に摺動可能に密接されたラジアルシールリップ３３３によって密封されているため、ダストの介入によるラジアルベアリング５の早期摩耗や損傷を防止することができる。同様に、スラストベアリング７の配置箇所の外側（外周側）は、プーリ４２の内向きフランジ４２２に設けられると共にスラストサポータ６に摺動可能に密接されたスラストシールリップ４３２によって密封されているため、ダストの介入によるスラストベアリング７の早期摩耗や損傷を防止することができる。

また、この実施の形態によれば、センシングプレート２の本体フランジ２２に多数の窓部２２ｂが円周方向所定間隔で開設されている。

また、プーリ保持環３２の円盤部３２２の背面における外周部及び内周部に一体的に加硫接着され、先端がセンシングプレート２の本体フランジ２２の内側面に適当な面圧で摺動可能に密接されたスラストリップ３３１，３３２のうち、スラストリップ３３１は、窓部２２ｂの開設位置より外周側に位置して設けられ、スラストリップ３３２は、窓部２２ｂの開設位置より外周側に位置して設けられている。

ここで、センシングプレート２の本体フランジ２２に多数の窓部２２ｂが開設されていない場合は、クランクシャフトに生じる軸方向振動が、ハブ１からセンシングプレート２に伝達されると、図３（Ｂ）に示されるように、本体フランジ２２は、内周の屈曲部２３を支点にして厚さ方向へ共振するのに対し、実施の形態によれば、本体フランジ２２は、多数の窓部２２ｂが円周方向に並んで開設された径方向中間部分で曲げに対する剛性が低くなっているので、図３（Ａ）に示されるように、前記径方向中間部分をばねとして、その外周側で厚さ方向へ振動するので、その振幅Ｘ及び音響放射面Ｙは、図３（Ｂ）に比較して小さくなる。しかも、この実施の形態においても、本体フランジ２２に密接されたスラストリップ３３１，３３２が、振動入力に伴って変形を受けて内部減衰を発生するので、前記本体フランジ２２の共振による振幅が抑制され、騒音の放射を有効に低減することができる。

また、スラストリップ３３１，３３２は、窓部２２ｂの開設位置の外周側及び内周側でセンシングプレート２の本体フランジ２２と密接することによって、窓部２２ｂからのダストの侵入を防止するシール機能を奏することができる。

また、ダンパゴム３３が円周方向剪断変形を受けることにより発生した熱の一部は、スリーブ３１及びセンシングプレート２を介して大気中へ放熱されるが、窓部２２ｂの開設によって、放熱効果を高めることができ、更には、センシングプレート２の軽量化を図ることができる。

なお、スラストリップ３３１，３３２は、センシングプレート２の本体フランジ２２に一体的に設けて、その先端をプーリ保持環３２などに密接させた構成とすることもできるが、上述の形態によれば、スラストリップ３３１，３３２及びラジアルシールリップ３３３を、ダンパゴム３３と一体又は同時に成形することができる点で有利である。

また、本発明は、上述の形態のようなトルク変動吸収ダンパに限らず、例えば特許文献１のような、センシングプレートを設けたダンパなど、他のセンシングプレート付きクランクプーリにも同様に適用することができる。

本発明に係るセンシングプレート付きクランクプーリの実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面斜視図である。 図１の要部拡大断面図である。 作用説明図である。

符号の説明

１ ハブ
１１ リム部
２ センシングプレート
２１ 取付筒部
２２ 本体フランジ
２２ｂ 窓部
３ ダイナミックダンパ部
３１ スリーブ
３２ プーリ保持環（環状部品）
３３ ダンパゴム
３３１，３３２ スラストリップ（弾性突起）
３３３ ラジアルシールリップ
４ カップリング部
４１ 結合フランジ部材
４２ プーリ
４２１ プーリ本体
４２２ 内向きフランジ
４２２ａ 係合孔
４３ カップリングゴム
４３１ 盲穴
４３２ スラストシールリップ
５ ラジアルベアリング（ベアリング）
６ スラストサポータ
６１ 内周圧入部
６２ 支持フランジ
６３ 係合突起
７ スラストベアリング

Claims (1)

1. 回転検出用のセンシングプレート（２）が設けられたクランクプーリにおいて、前記センシングプレート（２）の本体フランジ（２２）に、その径方向中間部分にばね性を与える多数の窓部（２２ｂ）が円周方向所定間隔で開設され、前記本体フランジ（２２）及びその軸方向一側に隣接配置された環状部品（３２）のうちの一方に、ゴム状弾性材料からなり円周方向に連続した一対の弾性突起（３３１，３３２）が前記窓部（２２ｂ）よりも外周側及び内周側に位置して設けられ、この弾性突起（３３１，３３２）の先端が、前記本体フランジ（２２）及び環状部品（３２）のうちの他方に適当な面圧で密接されたことを特徴とするセンシングプレート付きクランクプーリ。
   

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