JP4943192B2 - トーショナルダンパの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランク軸等の捩り振動を低減するためのトーショナルダンパの製造方法に関するものである。

クランクシャフト等の回転軸の捩じり振動を吸収するためのトーショナルダンパとしては、例えば、特許文献１に記載されたトーショナルダンパが知られている。特許文献１に記載されたトーショナルダンパは、図８に示すように、クランクシャフトに取り付けられた円盤状の取付プレート１にラバー２を介してマス３が連結されている。そして、マス３とラバー２との間にスリット４が構成され、スリット４内には、取付プレート１に固定されたフリクションプレート６が配置されると共に、シリコンオイル（粘性流体）が充填されている。

特許文献１に記載のトーショナルダンパでは、クランク軸に捩り振動が発生すると、マス３と取付プレート１との間の相対移動、マス３とフリクションプレート６との間の相対移動が生じるが、ラバー２、シリコンオイルによって振動が抑制されている。

上記のような構成のトーショナルダンパでは、マス３が２分割され、一方のマス３がスリーブ８を介してラバー２に取り付けられると共に、分割されたマス３同士は、一方のマス３の片面側の凹部に他方のマス３が圧入されるようにして接合されている。このように、マス３が２分割されるのは、成形の際の金型、及び組み付けの関係上であると考えられるが、接合部分が２カ所あり、組み立てが煩雑になると共に、これらの接合部分から粘性流体が漏れ出す可能性がある。
特開２００２−１８８６９０号公報

本発明の目的は、上記事実を考慮してなされたものであり、組み立てを簡易にすると共に、充填された粘性流体の漏れを抑制可能なトーショナルダンパの製造方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係るトーショナルダンパの製造方法は、円盤状とされ、回転軸に同軸的に連結されるセンタープレートと、２分割とされ前記センタープレートの外縁部を挟み込むと共に外端面を覆うように前記回転軸に対して同軸的に配置された環状のダンパマスとを備え、前記ダンパマスと前記センタープレートとの間に粘性流体が封入されたトーショナルダンパの製造方法であって、前記センタープレートの各面と前記２分割されたダンパマスの各々の内端とを、環状の弾性連結体を介して、前記センタープレートの両外縁面と前記ダンパマスとの間に各々配置されて前記弾性連結体の内側形状を構成する中型と、前記ダンパマス及び前記センタープレートを覆い前記弾性連結体の外側形状を構成する外型と、で構成された金型を用いて加硫接着により連結する加硫接着工程と、前記２分割されたダンパマスの外端同士を溶接により接合する接合工程と、前記ダンパマスと前記センタープレートとの間に粘性流体を注入する注入工程と、を含んでいる。

上記のトーショナルダンパの製造方法は、円盤状とされ、回転軸に同軸的に連結されるセンタープレートと、２分割とされセンタープレートの外縁部を挟み込むと共にセンタープレートの外端面を覆うように回転軸に対して同軸的に配置された環状のダンパマスとを備えたトーショナルダンパに適用されるものである。このトーショナルダンパは、ダンパマスとセンタープレートとの間に粘性流体が封入されたビスカストーショナルダンパである。

ここで、センタープレートの外縁部とは、円盤状とされたセンタープレートの径方向外側部分をいう。また、外端面とは、センタープレートの最外周の厚み方向に構成される端面をいう。

このトーショナルダンパの製造方法では、加硫接着工程で、センタープレートの各面と２分割されたダンパマスの各々の内端とを環状の弾性連結体を介して加硫接着により連結する。そして、接合工程で、２分割されたダンパマスの外端同士を溶接により接合する。 このように、センタープレートとダンパマスとを連結させる弾性連結体を加硫接着させることにより、当該接合部分からの粘性流体の漏れを防止することができる。また、２分割されたダンパマスの外端同士を溶接により接合することにより、シール部分を１カ所にすることができるので、２カ所以上のシール部分を有している場合と比較して、組み立てを容易に行うことができると共に、粘性流体の漏れも抑制することができる。また、溶接により接合しているので、接着剤を用いたり嵌入により接合している場合と比較して、当該接合部からの粘性流体の漏れを抑制することができる。

そして、本発明の請求項１に係るトーショナルダンパの製造方法は、前記加硫接着工程における金型が、前記センタープレートの両外縁面と前記ダンパマスとの間に各々配置されて前記弾性連結体の内側形状を構成する中型と、前記ダンパマス及び前記センタープレートを覆い前記弾性連結体の外側形状を構成する外型と、で構成され、前記中型により、前記ダンパマスが完成状態時よりも前記センタープレートから遠い位置で、かつ、前記ダンパマスの最外側部が前記センタープレートの外端面に沿った方向へオーバーハングする位置に配置されること、を特徴とする。

上記構成の中型及び外型を用いることにより、正確に弾性連結体の位置決めを行って１回の加硫によりセンタープレート両側に弾性連結体を接着することができる。

また、ダンパマスの最外側部がセンタープレートの外端面に沿った方向へオーバーハングしているため、通常の場合であれば加硫後の中型抜きができないが、本発明では、ダンパマスが完成状態時よりも前記センタープレートから遠い位置に配置されているため、弾性連結体を弾性変形させてダンパマスとセンタープレートとの間を広げることにより、中型を径方向外側へ抜くことができる。

なお、中型は、周方向に複数に、例えば３分割されていることより、径方向外側へ抜くことができる。

本発明の請求項２に係るトーショナルダンパの製造方法は、前記中型は、径方向の外側が内側よりも厚みが薄くなっていること、を特徴とする。
本発明の請求項３に係るトーショナルダンパの製造方法は、前記接合工程における溶接は、レーザー溶接であることを特徴とする。

レーザー溶接とすることにより、溶接の際の温度上昇を抑制することができ、溶接の近傍に配置された部材への熱による影響を抑制することができる。

以上説明したように本発明のトーショナルダンパによれば、組み立てが簡易になると共に、充填された粘性流体の漏れを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態に係るトーショナルダンパについて図面を参照して説明する。

図１及び図２には、本発明の実施形態に係るトーショナルダンパが示されている。このトーショナルダンパ１０は、エンジンのクランクシャフト等の回転軸１２の端部に連結固定されるものであり、回転軸１２に生じる捩じり振動をダンパマス２０の質量効果、内部に封入された粘性流体Ｌの粘性抵抗等により低減するためのものである。

トーショナルダンパ１０は、円盤状のセンタープレート１４を備えている。センタープレート１４は、接合部などを有さず一体的に構成され、中央側の片面に、リング状の補強プレート１６が同心的に固定されている。センタープレート１４及び補強プレート１６は、回転軸１２へボルト等により回転軸１２と共に回転するように同軸的に連結されている。なお、センタープレート１４及び補強プレート１６の材料としては、鋼材、アルミ、繊維入り樹脂などを用いることができる。

センタープレート１４には、貫通孔１４Ａが複数箇所（本実施形態では６箇所）に形成されている。この貫通孔１４Ａは、後述する粘性流体Ｌを通過させるためのものである。

センタープレート１４は、図３にも示すように、径方向の外縁部が屈曲形状とされ、この部分に段差が構成されている。これにより、センタープレート１４の厚み方向の中央面をＣとすると、センタープレート１４の側端面１４Ｅは、中央面Ｃよりも回転軸１２方向のいずれか寄り（本実施形態では、後述する第１マス部材２０Ａ側）に配置されている。

トーショナルダンパ１０には、センタープレート１４の外縁部を全周に亘って覆うように環状のダンパマス２０が設けられている。ダンパマス２０は、回転軸１２と同軸的に配置され、センタープレート１４を挟んで一方側に配置される第１マス部材２０Ａと、他方側に配置される第２マス部材２０Ｂとにより構成されている。第１マス部材２０Ａと第２マス部材２０Ｂとは別体とされ、第１マス部材２０Ａ、第２マス部材２０Ｂは、各々一体成形されている。

第１マス部材２０Ａは、図３にも示すように、センタープレート１４の一方側の面と対向する第１対向部２２Ａ、及び、センタープレート１４の側端面１４Ｅよりも径方向外側でセンタープレート１４の厚み方向に沿って配置された第１外周部２４Ａを有している。第１対向部２２Ａと第１外周部２４Ａとは一体的に構成されている。第１対向部２２Ａには、径方向の外側に向かってセンタープレート１４から離れるように段差が２段構成されている。段差により構成される最も内側のセンタープレート１４に近い部分を第１内側対向部２２Ａ−１、最も外側のセンタープレート１４から遠い部分を第１外側対向部２２Ａ−３、第１内側対向部２２Ａ−１と第１外側対向部２２Ａ−３の間の中間部分を第１中間対向部２２Ａー２という。第１外周部２４Ａの後述する第２外周部２４Ｂと突き合わされる端面は、第１対向部２２Ａの最もセンタープレート１４に近い部分（第１内側対向部２２Ａ−１）よりも中央面Ｃ側に張り出されている。第１外周部２４Ａの内側には、溝２４ＡＭが形成されている。

第２マス部材２０Ｂは、第１マス部材２０Ａと同一形状とされており、第２対向部２２Ｂ、及び、第２外周部２４Ｂを有している。第２マス部材２０Ｂは、第２対向部２２Ｂがセンタープレート１４と対向するように配置され、センタープレート１４を挟んで第１マス部材２０Ａと断面が線対称となるように配置されている。第２対向部２２Ｂは、第１対向部２２Ａと同様に、第２内側対向部２２Ｂ−１、第２中央対向部２２Ｂ−２、第２外側対向部２２Ｂ−３で構成されている。なお、第２外周部２４Ｂの内側には、溝２４ＡＭに対応するような溝は形成されていない。

第１マス部材２０Ａと第２マス部材２０Ｂとは、第１外周部２４Ａの端面と第２外周部２４Ｂの端面とが突き合わされて溶接により接合されている。溶接は、レーザービーム溶接により行われている。

第１マス部材２０Ａと第２マス部材２０Ｂとが接合された状態で、センタープレート１４の側端面１４Ｅは、外縁部が屈曲形成されていることから、第１外周部２４Ａ側のみに対向する。

トーショナルダンパ１０は、センタープレート１４とダンパマス２０との間隔を所定距離に保持するための、外周ベアリング部材３２、及び、複数個のボタンベアリング部材３４を備えている。

外周ベアリング部材３２は、センタープレート１４の側端面１４Ｅに全周に亘って設けられている。外周ベアリング部材３２は、第１外周部２４Ａの内側の溝２４ＡＭに係合されている。外周ベアリング部材３２は、第１外周部２４Ａと第２外周部２４Ｂとの接合部を避けて、第１外周部２４Ａに構成された溝２４ＡＭに係合されているので、接合部に形成されやすい段差部分に外周ベアリング部材３２が対向配置されることがない。したがって、ダンパマス２０との間での摺動がスムーズに行われる。

また、外周ベアリング部材３２により、ダンパマス２０の外周部とセンタープレート１４との距離が所定距離に保持されている。すなわち、センタープレート１４とダンパマス２０との間の径方向の間隔が所定距離に保持される。外周ベアリング部材３２は、ダンパマス２０との摺動性及び耐磨耗性を有する樹脂材料により構成されており、例えば、ＰＴＦＥ（Poly-Ｔetra-Fluoro-Ethylene）が好適に使用される。

なお、このように、センタープレート１４の径方向外端に外周ベアリング部材３２を配置することにより、ダンパマス２０との摺動面積を広くすることができる。

ボタンベアリング部材３４は、図４に示すように、略円柱状とされ側面に溝３４Ｍが形成されている。溝３４Ｍは、センタープレート１４の厚みよりも僅かに広幅とされている。ボタンベアリング部材３４は、センタープレート１４の、第１中央対向部２２Ａ−２、及び、第２中央対向部２２Ｂ−２と対向する部分に形成された取付孔１４Ｈに嵌め込まれている。（本実施形態では６個）。ボタンベアリング部材３４の両端面により、ダンパマス２０の第１中央対向部２２Ａ−２、及び、第２中央対向部２２Ｂ−２とセンタープレート１４との距離が所定距離に保持されている。すなわち、センタープレート１４とダンパマス２０との間の厚み方向の間隔が所定距離に保持される。ボタンベアリング部材３４も、ダンパマス２０との摺動性及び耐磨耗性を有する樹脂材料により成形されており、例えば、ＰＴＦＥ（Poly-Ｔetra-Fluoro-Ethylene）が好適に使用される。

トーショナルダンパ１０は、ダンパマス２０とセンタープレート１４とを弾性的に連結する第１弾性連結体２６Ａ、及び、第２弾性連結体２６Ｂを備えている。第１弾性連結体２６Ａ、及び、第２弾性連結体２６Ｂは、ゴムを成形素材とし、リング状に形成されている。

第１弾性連結体２６Ａは、一端部がダンパマス２０を構成する第１対向部２２Ａの回転軸１２側（径方向内側）の端部に加硫接着されている。第１弾性連結体２６Ａの他端部は、センタープレート１４の第１対向部２２Ａが対向している面に加硫接着されている。

また、第２弾性連結体２６Ｂは、一端部が第２対向部２２Ｂの回転軸１２側の端部に加硫接着されている。第２弾性連結体２６Ｂの他端部は、センタープレート１４の第２対向部２２Ｂが対向している面に加硫接着されている。第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂの他端部は、センタープレート１４の補強プレート１６よりも径方向外側に加硫接着されている。

第１弾性連結体２６Ａ、及び、第２弾性連結体２６Ｂは、図３に示すように、断面形状がセンタープレート１４の厚み方向に膨らむ形状とされている。第１弾性連結体２６Ａ、及び、第２弾性連結体２６Ｂは、ダンパマス２０及びセンタープレート１４へ、全周に亘って加硫接着されている。この加硫接着により、この接着部分からの粘性流体Ｌの漏れが防止される。

ダンパマス２０、第１弾性連結体２６Ａ、及び、第２弾性連結体２６Ｂに囲まれた内側には、センタープレート１４の外縁部が挿入され、液体空間３０が構成されている。液体空間３０は、センタープレート１４により２つに仕切られ、各々に粘性流体Ｌが封入されている。粘性流体Ｌとしては、シリコンオイルを好適に用いることができる。なお、シリコンオイルの粘度は、１０万ｃｓ（センチトークス）〜１００万ｃｓの範囲であることが好ましい。

次に、本実施形態のトーショナルダンパ１０の製造方法について説明する。

まず、センタープレート１４に補強プレート１６を接着する。接着は、溶接、その他の方法で行うが、最終的には回転軸１２にボルト等で固定されるため、必ずしも強固に接着されている必要はない。また、補強プレート１６の接着は、後述する加硫処理後であってもよい。

次に、加硫接着工程で、予め一体成形された第１マス部材２０Ａ、第２マス部材２０Ｂ、補強プレート１６の接着されたセンタープレート１４へ、第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂを加硫接着する。

加硫処理を行うために、図５に示すように、外側の分割型である第１外型４０Ａ、第２外型４０Ｂ、液体空間３０を構成するための第１中型４２Ａ、第２中型４２Ｂを用意する。第１中型４２Ａ、及び第２中型４２Ｂは、周方向に３分割されている。

第１外型４０Ａ、及び、第２外型４０Ｂには、注入孔４１が構成されている（図５、６では、第２外型４０Ｂ側の注入孔４１のみ図示）。注入孔４１は、外側から、第１弾性連結体２６Ａ、及び、第２弾性連結体２６Ｂの形成される位置へ貫通されている。
図６に示すように、第１中型４２Ａ及び第２中型４２Ｂを、第１マス部材２０Ａとセンタープレート１４の間、及び、第２マス部材２０Ｂとセンタープレート１４の間に配置する。そして、第１外型４０Ａ及び第２外型４０Ｂで全体を挟み込む。第１中型４２Ａ及び第２中型４２Ｂの内周側には、第１外型４０Ａ、第２外型４０Ｂとの間に、各々第１弾性連結体２６Ａ、第２弾性連結体２６Ｂに対応する空間が構成される。第１マス部材２０Ａ、及び、第２マス部材２０Ｂは、第１外型４０Ａ及び第２外型４０Ｂ内で、完成状態よりもセンタープレート１４から離れた位置に配置されている。また、第１外周部２４Ａ及び第２外周部２４Ｂは、側端面１４Ｅに沿った方向でセンタープレート１４側へオーバーハングされている。

この状態で、注入孔４１から、第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂを形成するための未加硫ゴムを注入し、その後、加硫処理を行う。

加硫処理後の型抜きは、第１外型４０Ａ及び第２外型４０Ｂを取外した後、第１中型４２Ａ及び第２中型４２Ｂを抜き出す。このとき、第１マス部材２０Ａの第１外周部２４Ａ及び第２マス部材２０Ｂの第２外周部２４Ｂは、センタープレート１４側へオーバーハングしているため、このままでは抜き出すことが難しい。そこで、第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂの弾性力を用いて、外側への開口部を広げながら抜き出す。このように、第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂの弾性力を用いることにより、第１中型４２Ａ及び第２中型４２Ｂを抜き出すことができる。

本実施形態では、上記のようにして、１回の加硫により第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂを介して第１マス部材２０Ａ及び第２マス部材２０Ｂをセンタープレート１４の各々の面に加硫接着することができる。その際、第１中型４２Ａ、第２中型４２Ｂ、第１外型４０Ａ及び第２外型４０Ｂで、第１マス部材２０Ａ、第２マス部材２０Ｂ、第１弾性連結体２６Ａ及び第２弾性連結体２６Ｂが位置決めされているので、高い精度で液体空間３０を構成することができる。

次に、ボタンベアリング部材３４を取付孔１４Ｈへ嵌め込み、外周ベアリング部材３２をセンタープレート１４の側端面１４Ｅに接着する。この接着は、接着剤等を用いて行うことができる。

次に、第１マス部材２０Ａの第１外周部２４Ａと第２マス部材２０Ｂの第２外周部２４Ｂとを突き合わせ、レーザービーム溶接により接合する。これにより、液体空間３０が構成される。レーザービーム溶接によれば、比較的低温での溶接が可能なので、熱による外周ベアリング部材３２等の内部部材への影響を抑制することができる。

次に、液体空間３０へ粘性流体Ｌを充填する。ダンパマス２０には、軸心を挟んで略対象の位置に一対の貫通孔（不図示）が形成されており、一方の貫通孔から粘性流体Ｌを注入すると共に、他方の貫通孔から液体空間３０内の空気を吸入することにより、粘性流体Ｌの充填が行われる。なお、液体空間３０は、センタープレート１４により２つに仕切られているが、一方側から注入された粘性流体Ｌは、貫通孔１４Ａを通って、他方側へ流入される。粘性流体Ｌの充填後は、貫通孔へ閉栓部材を嵌め込んで閉栓する。

このようにして、トーショナルダンパ１０が製造される。

本実施形態によれば、第１マス部材２０Ａと第２マス部材２０Ｂとが、ダンパマス２０の第１外周部２４Ａと第２外周部２４Ｂとを突き合わせた位置のみで接合されているので、複数箇所で接合されている場合と比較して、容易に製造することができると共に、粘性流体Ｌの漏れを抑制することができる。また、接合が溶接により行われているので、接着剤による接着等と比較して、接着部分からの粘性流体Ｌの漏れを抑制することができる。

なお、本実施形態では、センタープレート１４の径方向の外縁部を屈曲形成し、側端面１４Ｅを第１マス部材２０Ａと対向するように配置させているが、必ずしも屈曲させる必要はなく、図７に示すように、センタープレート１４全体を平坦な形状としてもよい。特に、本実施形態のように屈曲させることにより、センタープレート１４の側端面１４Ｅは、第１マス部材２０Ａと第２マス部材２０Ｂとの接合部分に対向配置されない。したがって、第１マス部材２０Ａと第２マス部材２０Ｂとの接合部分に段差が生じていても、この段差部分に外周ベアリング部材３２が配置されることがなく、ダンパマス２０との摺動をスムーズに行わせることができる。

本発明の実施形態に係るトーショナルダンパの構成を示す一部に破断部分を含む斜視図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパの構成を示す径方向に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパのダンパマス２０付近の構成を示す径方向に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパのボタンベアリング部材及びその取付孔を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパの製造に用いられる金型とトーショナルダンパの各部材とを示す断面図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパの製造に用いられる金型内におけるトーショナルダンパの各部材の配置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るトーショナルダンパの変形例を示す径方向に沿った一部断面図である。 従来のトーショナルダンパを示す径方向に沿った一部断面図である。

符号の説明

１０ トーショナルダンパ
１２ 回転軸
１４ センタープレート
１６ 補強プレート
２０ ダンパマス
２０Ａ 第１マス部材
２０Ｂ 第２マス部材
２６Ａ 第１弾性連結体
２６Ｂ 第２弾性連結体
３０ 液体空間
３２ 外周ベアリング部材
３４ ボタンベアリング部材
Ｌ 粘性流体

Claims (3)

1. 円盤状とされ、回転軸に同軸的に連結されるセンタープレートと、２分割とされ前記センタープレートの外縁部を挟み込むと共に外端面を覆うように前記回転軸に対して同軸的に配置された環状のダンパマスとを備え、前記ダンパマスと前記センタープレートとの間に粘性流体が封入されたトーショナルダンパの製造方法であって、
   前記センタープレートの各面と前記２分割されたダンパマスの各々の内端とを、環状の弾性連結体を介して、前記センタープレートの両外縁面と前記ダンパマスとの間に各々配置されて前記弾性連結体の内側形状を構成する中型と、前記ダンパマス及び前記センタープレートを覆い前記弾性連結体の外側形状を構成する外型と、で構成された金型を用いて加硫接着により連結する加硫接着工程と、
   前記２分割されたダンパマスの外端同士を溶接により接合する接合工程と、
   前記ダンパマスと前記センタープレートとの間に粘性流体を注入する注入工程と、
   を備えたトーショナルダンパの製造方法。
2. 前記中型は、径方向の外側が内側よりも厚みが薄くなっていること、を特徴とする請求項１に記載のトーショナルダンパの製造方法。
3. 前記接合工程における溶接は、レーザー溶接であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトーショナルダンパの製造方法。

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