JP5556355B2

JP5556355B2 - ダンパ

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Publication number: JP5556355B2
Application number: JP2010114172A
Authority: JP
Inventors: 慎也木下
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-05-18
Also published as: JP2011241891A

Description

本発明は、例えば自動車のエンジンのクランクシャフト等、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や、プーリにおけるトルクの変動を吸収するトルク変動吸収ダンパなど、回転部分に設けられるダンパに関する。

図１１は、従来のダンパの一例として、トーショナルダンパ１００を示すもので、内径の円筒状のボス部１０１ａがエンジンのクランクシャフト２００の軸端にボルト２０１によって取り付けられてこのクランクシャフト２００と一体に回転するハブ１０１と、その外周側に同心的に配置された環状質量体１０２と、これらハブ１０１と環状質量体１０２とを弾性的に連結するゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる環状弾性体１０３とを備える。また、ハブ１０１のボス部１０１ａの外周面には、エンジン内部のオイルの漏洩を防止するために設けられたオイルシール３００のシールリップ３０１が摺動可能に密接されている。

このトーショナルダンパ１００は、環状弾性体１０３のバネ定数及び環状質量体１０２の慣性質量によって所定の捩り方向固有振動数が設定されている。このため、クランクシャフト２００の捩り振幅が最大となる所定の振動数域（回転数域）において、捩り方向に加振されることによって共振し、その振動変位によるトルクが入力振動によるトルクと逆方向へ生じることによって、動的吸振効果を発揮するものである。

ハブ１０１の背面には環状突起１０１ｂ及びその内周側の環状凹部１０１ｃが形成されており、トーショナルダンパ１００の背面側には、前記ハブ１０１の環状凹部１０１ｃを、エンジンのフロントカバー２０２に形成された環状突起２０２ａに遊嵌させることによって、曲がりくねった隙間からなる非接触シールであるラビリンスシール４００を構成し、外部からのダストがオイルシール３００側へ侵入するのを抑制している（例えば下記の特許文献１参照）。

実開平１−１１６２３７号公報

しかしながら、非接触のラビリンスシール４００による十分なシール機能を確保するには、ハブ１０１の環状突起１０１ｂとフロントカバー２０２の環状突起２０２ａの間の隙間を可及的に小さくすることが要求されるが、この場合、各部の寸法公差などによって環状突起１０１ｂ，２０２ａが互いに金属同士で干渉してしまうおそれがあるので、ラビリンスシール４００の機能を高めることは困難であった。このため、外部からのダストがラビリンスシール４００を通過してハブ１０１のボス部１０１ａとオイルシール３００のシールリップ３０１との摺動部に介入し、シールリップ３０１の摩耗が促進されて、エンジン内部のオイルに対するシール機能が低下するおそれがあった。

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、その技術的課題は、回転部分の振動又はトルク変動を吸収するダンパであって、非回転側部材との間に非接触シールを構成するものにおいて、非接触シールによる十分なシール機能を確保することにある。

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の発明に係るダンパは、回転軸と一体に回転可能であって、ダンパ本体を支持すると共に、非回転側部材と近接することによってこの非回転側部材との間に非接触シールを形成するハブを備え、このハブに、回転によって前記非接触シールの外径端部で外径側へのポンプ力によりダストの侵入を阻む気流を発生する円周方向複数のフィンが形成されたものである。

また、請求項２の発明に係るダンパは、請求項１に記載された構成において、ハブが非接触シールをラビリンス状に形成するための環状突起を有するものであって、フィンが前記環状突起の外径側に形成されたものである。

請求項３の発明に係るダンパは、請求項１に記載された構成において、ハブが非接触シールをラビリンス状に形成するための環状突起を有するものであって、フィンが前記環状突起を溝で円周方向へ分割することによって形成されたものである。

請求項１の発明に係るダンパによれば、ダンパ本体を支持するハブが回転軸と一体に回転することによって、このハブに形成された円周方向複数のフィンがハブと非回転側部材との間の非接触シールの外径端部で外径側へのポンプ力により発生する気流がバリアとなって非接触シールへのダストの侵入を阻むため、非接触シールによるシール機能を向上させることができる。

請求項２の発明に係るダンパによれば、環状突起の外径側に形成されたフィンによるポンプ力は、非回転側部材の近傍からフィン側へ向けて非接触シールの外径端部を横切る気流を生じ、この流れによってダストの侵入を阻むため、請求項１の効果を実現することができる。

請求項３の発明に係るダンパによれば、環状突起を溝で円周方向へ分割することによって形成されたフィンによるポンプ力は、環状突起の周囲に、環状突起と非回転側部材との間を内径側へ通過しようとするダストの流れに対抗するように生じるため、請求項１の効果を実現することができる。

本発明に係るダンパの第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。第一の形態の背面側を示す斜視図である。第一の形態の部分的な背面図である。第一の形態による作用を説明するための図である。本発明に係るダンパの第二の形態の背面側を示す斜視図である。第二の形態の部分的な背面図である。本発明に係るダンパの第三の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。第三の形態の背面側を示す斜視図である。第三の形態の部分的な背面図である。第三の形態による作用を説明するための図である。従来の技術によるダンパの一例を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

以下、本発明に係るダンパの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明でいう「正面側」とは図における左側、すなわち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、すなわち図示されていないエンジンが存在する側のことである。

まず図１は、本発明に係るダンパの第一の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図、図２は、第一の形態の背面側を示す斜視図、図３は、第一の形態の部分的な背面図、図４は、第一の形態による作用を説明するための図である。

図１及び図２に示されるダンパ１はトーショナルダンパであって、参照符号１１は、自動車におけるエンジンのクランクシャフト２の軸端にボルト２１によって取り付けられるハブ、参照符号１２は、ハブ１１の外周に支持されたダンパ本体である。

ハブ１１は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、クランクシャフト２に固定される円筒状のボス部１１ａと、その正面側の端部から外径側へ展開する中間部１１ｂと、その外径端部から円周方向等位相間隔で放射状に延びるステー１１ｃと、さらにその外径端部から正面側へ延びる支持筒部１１ｄからなり、各ステー１１ｃ間は開口部１１ｅとなっている。なお、クランクシャフト２は請求項１に記載された回転軸に相当するものである。

ダンパ本体１２は、ハブ１１の支持筒部１１ｄの外周側に配置された環状質量体１２１と、この環状質量体１２１と前記支持筒部１１ｄを円周方向相対変位可能に弾性的に連結する環状弾性体１２２とで構成されている。

ダンパ本体１２における環状質量体１２１は金属材料の鋳造等によって製作されたものであって、その外周面にはポリＶ溝１２１ａ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。

ダンパ本体１２における環状弾性体１２２は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で加硫成形されてハブ１１の支持筒部１１ｄの外周面とこれに径方向に対向する環状質量体１２１の内周面の間に圧入嵌着されたものである。また、支持筒部１１ｄの外周面と環状質量体１２１の内周面には、互いに対応する凹部及び凸部が円周方向に連続して形成されており、このため、環状弾性体１２２は径方向にうねった形状となっており、これによって、嵌合面での軸方向や円周方向のスベリが起こりにくくなっている。

ダンパ本体１２の捩り方向固有振動数は、環状質量体１２１の円周方向慣性質量と、環状弾性体１２２の円周方向剪断ばね定数によって、クランクシャフト２の捩れ角が最大となる所定の振動数域に同調され、言い換えればクランクシャフト２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。

図１における参照符号３はエンジンのフロントカバーで、その内径部３１の内周面にはオイルシール４が装着されている。このオイルシール４は、エンジン側を向いたゴム状弾性材料からなるシールリップ４１がハブ１１のボス部１１ａの外周面に摺動可能に密接されることによって、エンジン内部のオイルの漏洩を防止するものである。なお、フロントカバー３は請求項１に記載された非回転側部材に相当するものである。

エンジンのフロントカバー３の内径部３１には、正面側へ向けて突出すると共に軸心Ｏを中心とする円周状に連続した環状突起３２が形成されている。一方、ハブ１１における中間部１１ｂの背面には、軸心Ｏを中心とする円周状に連続した環状突起１１１及びその内周側の環状凹部１１２が形成されている。そして、フロントカバー３の環状突起３２とハブ１１の環状凹部１１２を遊嵌することによって、ハブ１１とフロントカバー３の間には、ジグザグに蛇行した隙間からなるラビリンスシール５が形成されている。

ラビリンスシール５は請求項１に記載された非接触シールに相当するものであって、詳しくは、ハブ１１の環状突起１１１の背面とこれに軸方向に対向するフロントカバー３の段差部３３との間を径方向へ延びる部分と、そこから正面側へ屈曲して、ハブ１１の環状凹部１１２とフロントカバー３の環状突起３２の間で略Ｕ字形に湾曲して延びる部分と、さらにそこからオイルシール４とハブ１１の中間部１１ｂの内径部の間に達する部分とからなる。

ハブ１１における中間部１１ｂの外径部の背面には、その全周に、環状突起１１１の外径側に位置する多数のフィン１１３が円周方向等位相間隔で形成されている。このフィン１１３は、図３に示されるように、半径方向に対して適当な傾斜角度θをもって回転方向と反対側へ倒れた形状をなしている。

以上の構成を備える第一の形態のダンパ１は、ハブ１１のボス部１１ａがクランクシャフト２の軸端に取り付けられることによって、このクランクシャフト２と一体に回転される。そして環状質量体１２１及び環状弾性体１２２からなるダンパ本体１２は、クランクシャフト２の捩り振動による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といった動的吸振効果によって、クランクシャフト２の捩れ角のピークを有効に低減するものである。

また、外部から飛来するダストの一部は、ハブ１１の各ステー１１ｃ間の開口部１１ｅを通じて、あるいはダンパ本体１２の外周側を経由して、ダンパ１の背面とフロントカバー３の間の空間Ｓへ廻り込むが、これらがフロントカバー３の内周のオイルシール４側へ侵入するのを、ラビリンスシール５によって有効に抑制することができる。

詳しくは図４に示されるように、ハブ１１が回転すると、ハブ１１とフロントカバー３の間の空間Ｓに存在する空気には、ハブ１１の背面における環状突起１１１の外径側に形成されたフィン１１３によって、矢印Ｆ１で示されるような外径方向への流れを惹起させるポンプ力を生じ、またこれによって、フロントカバー３側からフィン１１３側へ向けてラビリンスシール５の外径端部を横切る流れＦ２を生じる。そしてこの流れＦ２による風圧がエアカーテンのように作用して、ラビリンスシール５へのダストの侵入を阻むバリアとなる。このため、ラビリンスシール５によるシール機能に、気流Ｆ２によるバリア効果が付加されることによって、オイルシール４側へのダストや泥水の侵入を有効に防止してオイルシール４のシール機能の低下を防止することができる。

特に、フィン１１３は半径方向に対して適当な傾斜角度θをもって回転方向と反対側へ倒れた形状をなすことによって、遠心ポンプのインペラーのように機能するため、高いポンプ力によるバリア効果を得ることができる。

次に図５は、本発明に係るダンパの第二の形態の背面側を示す斜視図、図６は、第二の形態の部分的な背面図である。

図５及び図６に示される第二の形態において、上述した第一の形態と異なるところは、フィン１１３が、ハブ１１における中間部１１ｂの外径部の背面のうち、その外径側の各ステー１１ｃと対応する部分にのみ形成され、その外径端部が前記ステー１１ｃの背面に達するように、第一の形態のフィン１１３よりも長く形成された点にある。その他の部分は、基本的に第一の形態と同様に構成することができる。

すなわち第二の形態によるダンパ１は、フィン１１３が全周に形成されていない分、その長さＬを長くすることによって、上述のようなバリア効果を確保するのに必要な高いポンプ力を得るようにしたものである。

次に図７は、本発明に係るダンパの第三の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図、図８は、第三の形態の背面側を示す斜視図、図９は、第三の形態の部分的な背面図、図１０は、第三の形態による作用を説明するための図である。

この第三の形態において、上述した第一の形態あるいは第二の形態と異なるところは、ハブ１１における中間部１１ｂの背面に形成された環状突起１１１の端面の全周に多数の溝１１４が円周方向等位相間隔で形成されており、フィン１１３が、この溝１１４で環状突起１１１が円周方向へ分割されたものである点にある。その他の部分は、基本的に第一の形態と同様に構成することができる。

詳しくは、溝１１４、言い換えればこの溝１１４，１１４の間のフィン１１３は、図９に示されるように、半径方向に対して適当な傾斜角度θをもって回転方向と反対側へ倒れた形状をなしている。また、溝１１４を介して円周方向に互いに隣接するフィン１１３，１１３は、半径方向から見た場合に互いに重なるように、溝１１４の幅及び傾斜角度θが設定される。

以上の構成を備える第三の形態のダンパ１において、ダンパ本体１２は、第一の形態と同様の動的吸振効果を発揮するものである。また、ハブ１１が回転すると、図１０に示されるように、ラビリンスシール５の外径端部、すなわちハブ１１の環状突起１１１とこれに軸方向に対向するフロントカバー３の段差部３３との間の隙間に存在する空気には、前記環状突起１１１に形成されたフィン１１３（溝１１４）によって、矢印Ｆ３で示されるような外径方向への流れを惹起させるポンプ力を生じ、かつ回転方向への高速の流れを生じるので、その風圧がラビリンスシール５へのダストの侵入を阻むバリアとなる。このため、ラビリンスシール５によるシール機能に、気流Ｆ３によるバリア効果が付加されることによって、オイルシール４側へのダストや泥水の侵入を有効に防止してオイルシール４のシール機能の低下を防止することができる。

なお、上述した各形態において、フィン１１３（溝１１４）は径方向に延びるものであっても外径方向のポンプ力は得られるが、傾斜角度θを与えることによって一層顕著なバリア効果を実現することができる。

１ダンパ
１１ハブ
１１１環状突起
１１２環状凹部
１１３フィン
１１４溝
１２ダンパ本体
１２１環状質量体
１２２環状弾性体
２クランクシャフト（回転軸）
３フロントカバー（非回転側部材）
３２環状突起
４オイルシール
５ラビリンスシール（非接触シール）

Claims

回転軸と一体に回転可能であって、ダンパ本体を支持すると共に、非回転側部材と近接することによってこの非回転側部材との間に非接触シールを形成するハブを備え、このハブに、回転によって前記非接触シールの外径端部で外径側へのポンプ力によりダストの侵入を阻む気流を発生する円周方向複数のフィンが形成されたことを特徴とするダンパ。
ハブが非接触シールをラビリンス状に形成するための環状突起を有するものであって、フィンが前記環状突起の外径側に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のダンパ。
ハブが非接触シールをラビリンス状に形成するための環状突起を有するものであって、フィンが前記環状突起を溝で円周方向へ分割することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のダンパ。