JP5574102B2 - トーショナルダンパ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンのクランクシャフト等の回転軸に発生する捩り振動を吸収するために用いられるトーショナルダンパとその製造方法に関する。
従来から図7(A)に示すように、ハブ52にゴム状弾性体53を介して質量体54を連結したダンパ本体51を有し、更にこのダンパ本体51に、エンジンの回転状態をセンシングするためのセンサプレート55を取り付けたトーショナルダンパが知られている。図7(B)に示すようにセンサプレート55は、筒状部55aおよびフランジ部55bを一体に有する金属環よりなり、フランジ部55bの外周縁の円周上一部に突起状の歯55cを立てたものであって、この歯55cが回転時にセンサ(図示せず)の正面を通過することにより検知され、エンジンの回転状態がセンシングされる(特許文献1参照)。
しかしながら、この従来構造には、以下の不都合がある。
すなわち、センサプレート55が質量体54の径よりも大きな金属環によって形成されているために、センサプレート55分の重量が増加し、センサプレート55分のスペースが必要となる。また、センサプレート55の倒れ込みや振れの管理が必要となる。
特開2003−148560号公報(図5〜6)
本発明は以上の点に鑑みて、センシング機構について部品重量を軽減し、省スペース化を実現することができるトーショナルダンパを提供することを目的とする。またこれに加えて、ハブに取り付けた磁性ゴムに傾き、位置ずれまたは脱落などが発生しにくい構造のトーショナルダンパを提供することを目的とする。また、このような作用効果を備えるトーショナルダンパを高精度かつ容易に製作することができるトーショナルダンパの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項1によるトーショナルダンパは、ハブにゴム状弾性体を介して質量体を連結したダンパ本体と、所定の円周方向着磁パターンを備えたセンシング用磁性ゴムとを有し、前記ダンパ本体における前記ハブに前記磁性ゴムを取り付け、前記ハブの表面に取付溝が設けられ、前記取付溝に前記磁性ゴムが半埋設または埋設した状態で取り付けられ、前記取付溝は、その底部の幅よりも開口部の幅のほうが小さなあり溝状に形成され、前記開口部の両端縁部が前記磁性ゴムを挟み込むことによって前記磁性ゴムが保持されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項2によるトーショナルダンパは、上記した請求項1記載のトーショナルダンパにおいて、前記ハブは、当該ハブをシャフトに固定するための内周筒部と、径方向の立ち上がり部と、その外周に前記ゴム状弾性体および質量体を連結するための外周筒部とを一体に有し、このうちの前記外周筒部における前記径方向立ち上がり部よりもエンジン側に位置する内周面または軸方向端面に前記磁性ゴムが取り付けられていることを特徴とする。
更にまた、本発明の請求項3によるトーショナルダンパの製造方法は、上記した請求項1または2の何れかに記載したトーショナルダンパを製造する方法であって、前記ハブに前記磁性ゴムを取り付ける工程と、前記取付後に前記磁性ゴムに所定の円周方向着磁パターンを施す工程とを有することを特徴とする。
上記構成を有する本発明のトーショナルダンパにおいては、ハブにゴム状弾性体を介して質量体を連結したダンパ本体のほかに、所定の円周方向着磁パターンを備えたセンシング用磁性ゴムが設けられ、この磁性ゴムが従来の金属製センサプレートの代わりとしてダンパ本体におけるハブに取り付けられる。磁性ゴムは金属製センサプレートと比較して軽量小型の部品であり、よって部品重量の軽減および省スペース化を実現することが可能となる。
磁性ゴムをハブに取り付けるためには、磁性ゴムをハブの表面のいずれかの箇所に取り付ければ良いが、ハブは一般に、当該ハブをシャフトに固定するための内周筒部と、径方向の立ち上がり部と、その外周にゴム状弾性体および質量体を連結するための外周筒部とを一体に有しているので、このうちの外周筒部における径方向立ち上がり部よりもエンジン側に位置する内周面または軸方向端面に磁性ゴムを取り付けるようにすると、磁性ゴムやこれに対向配置されるセンサがハブの後ろ(ハブとエンジンとの間)に隠れることになる。したがって、車両走行時タイヤの跳ね返りで小石などが飛んできてもハブによって磁性ゴムやセンサが保護されるため、小石などが磁性ゴムやセンサに当たることがない。
また、磁性ゴムをハブに取り付けるには、磁性ゴムをハブの表面に加硫接着しても良いが、磁性ゴムをあらかじめ部品形状に成形するとともにハブの表面上取付位置に取付溝を設けて磁性ゴムをこの溝に取り付けるようにしても良く、この場合には、取付溝によって磁性ゴムが半埋設または埋設された状態で保持されることから、更なる省スペース化が実現される。また、取付溝によって磁性ゴムの取付位置が規定されることから、位置精度を向上させることが可能となり、また取付溝によって磁性ゴムが保持されることから、磁性ゴムに傾き、位置ずれまたは脱落などが発生しにくくなる。
取付溝の形状としては一般的な断面長方形でも良いが、これをその底部の幅よりも開口部の幅のほうが小さなあり溝(蟻溝)状に形成しても良く、この場合には、磁性ゴムが開口部の両端縁部によって挟み込まれることから、磁性ゴムに傾き、位置ずれまたは脱落などが一層発生しにくくなる。
トーショナルダンパの製造手順としては、ハブに磁性ゴムを取り付ける工程を実施し、次いで取付後に磁性ゴムに所定の円周方向着磁パターンを施す工程を実施するのが好ましく、この場合には、磁性ゴムがハブによって保持された状態で後者の着磁工程が実施されることから、磁性ゴムが変形しにくく、よって円周方向着磁パターンを精度良くしかも容易に付与することが可能となる。
尚、トーショナルダンパの形態としては従来から、
(1)ハブと質量体の間にあらかじめ成形したゴム状弾性体を圧入するゴム圧入タイプ、
(2)質量体とスリーブの間でゴム状弾性体を加硫成形して、これら3者によるブッシュ体を成形し、このブッシュ体をスリーブをもってハブに嵌合するブッシュ嵌合タイプ、および
(3)ハブとスリーブの間でゴム状弾性体を加硫成形して、これら3者によるブッシュ体を成形し、このブッシュ体のスリーブに対して質量体を後付けで嵌合するブッシュ嵌合タイプ
などが知られているが、本発明はこれら何れの形態をも対象とする。また、各種の補機へトルクを伝達すべく無端ベルトを巻架するためのプーリ溝を質量体に設けたものがあるが、本発明はこのような形態のダンパ(ダンパプーリ)も対象とする。
本発明は、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のトーショナルダンパにおいては、ハブにゴム状弾性体を介して質量体を連結したダンパ本体のほかに、所定の円周方向着磁パターンを備えたセンシング用磁性ゴムが設けられ、この磁性ゴムが従来の金属製センサプレートの代わりとしてダンパ本体におけるハブに取り付けられる。磁性ゴムは金属製センサプレートと比較して軽量小型の部品である。したがってセンシング機構を備えるトーショナルダンパにおいて、所期の目的どおり部品重量を軽減し、省スペース化を実現することができる。また、ハブの外周筒部における径方向立ち上がり部よりもエンジン側に位置する内周面または軸方向端面に磁性ゴムを取り付ける構造によれば、磁性ゴムがハブの後ろに隠れてハブによって保護されるために、小石などが飛んできても損傷するのを防止することができる。また、ハブに取付溝を設けてこの取付溝に磁性ゴムを取り付ける構造によれば、更なる省スペース化が実現され、取付位置精度が向上し、磁性ゴムに傾き、位置ずれまたは脱落などが発生しにくい。また、取付溝をあり溝状とする場合には、磁性ゴムに傾き、位置ずれまたは脱落などが一層発生しにくい。また、製造手順として、ハブに磁性ゴムを取り付ける工程を実施し、次いで取付後に磁性ゴムに所定の円周方向着磁パターンを施す工程を実施することにより、円周方向着磁パターンを精度良くしかも容易に付与することができる。
本発明の第一実施例に係るトーショナルダンパの半裁断面図 (A)は同トーショナルダンパにおける磁性ゴム取付前の状態を示す要部拡大断面図、(B)は同トーショナルダンパにおける磁性ゴム取付後の状態を示す要部拡大断面図 本発明の第二実施例に係るトーショナルダンパの半裁断面図 (A)は同トーショナルダンパにおける磁性ゴム取付前の状態を示す要部拡大断面図、(B)は同トーショナルダンパにおける磁性ゴム取付後の状態を示す要部拡大断面図 本発明の第三実施例に係るトーショナルダンパの半裁断面図 (A)は同トーショナルダンパにおける磁性ゴム取付前の状態を示す要部拡大断面図、(B)は同トーショナルダンパにおける磁性ゴム取付後の状態を示す要部拡大断面図 (A)は従来例に係るトーショナルダンパの半裁断面図、(B)は(A)におけるB方向矢視図
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
第一案・・・
(1)従来技術において、エンジン回転検出やクランク角度検出等のセンシング機構(歯切り板とセンサ)は、
(a)クランクシャフトフロントカバー内(油中)に設ける
(b)ディストリビュータ内に設ける
(c)トーショナルダンパ(ハブにセンサプレート)に設ける
等の構成をとっており、センシング機構の設置に当たっては、スペースの確保・質量増加等の問題を抱えている。よって省スペースかつ軽量なセンシング機構が求められる。
(2)従来技術における上記問題を解決するため、以下の構成とする。
(2−1)角リング状に加硫した磁性ゴム(磁性リング)を用いる。
(2−2)本リングをハブ嵌合面の内周側に設置する。この際、ハブ内周側には、本リングを設置するための溝を設け、また表面にはハブとゴムを接着させる溶剤を介在させる。
(2−3)この状態で、磁性ゴムよりなる本リングに、特定の極性パターンを磁着させる。
(2−4)センサをハブ(本リング)の内周側に設置する。
(2−5)以上のように、歯切り板同様のセンシング機能を有した磁性ゴムリング(磁気エンコーダ)とし、ハブ嵌合面内周側に設けた溝に加硫された角リング状の磁性ゴムを設置するだけで容易に取り付けできる構成としたことを特徴とする。
(3)上記構成によれば以下の作用効果が発揮される。
(3−1)センサプレートの代替として軽量で形状の自由度が大きな磁気エンコーダを用いることで、軽量化・省スペース化を可能にする。
(3−2)ハブの嵌合面の内周側に溝を磁性ゴムの形状に合わせて加工するのみで、簡単に設置することができる。また、ハブ嵌合面の内周径に合わせ、磁性ゴムを数種の径寸法にパターン化(カタログ化)することができ、低コストが見込まれる。
(3−3)センサをエンジンカバー内のハブ内径位置に取り付けることで、軸方向の省スペース化が達成できる。また、エンジンカバーをハブ部に添わせるように設置することで、ラビリンス効果も期待できる。使用箇所をハブ嵌合内周部に限定し、センサをエンジンカバー内のハブ内径位置に取り付けることで、ラビリンス効果が期待される。
第二案・・・
(4)従来技術において、エンジンの失火点検知を目的とするセンサプレート(歯切り盤)がトーショナルダンパに設置される場合、クランクシャフトに直結するハブ部に嵌合されるが、以下の問題がある。
(4−1)センサプレート分の重量が増加する。
(4−2)センサプレート分のスペースが必要となる。
(4−3)センサプレートの倒れ込み、振れの管理が必要となる。
(5)従来技術における上記問題を解決するため、以下の構成とする。
(5−1)ハブ部に、あり溝(底部よりも開口部の幅が小さい溝)を設置する。
(5−2)環状に加硫した磁性ゴムを溝に嵌め込む。この際、磁性ゴムの脱落、回転を防ぐ目的で磁性ゴムとハブ間に両者を接着させる溶剤を介在させる。
(5−3)磁性ゴムに磁気信号パターンを書き込み、磁気エンコーダとする。
(5−4)磁気検知センサにより磁気エンコーダの磁気信号パターンを読み取ることで失火点検知を行なう。
(6)上記構成によれば以下の作用効果が発揮される。
(6−1)センサプレートの代わりに軽量な磁気エンコーダを用いることで、重量が軽くなる。
(6−2)磁気エンコーダはハブ部の溝に嵌め込まれているため、省スペースで設置できる。
(6−3)磁気エンコーダはハブ部の溝に嵌め込まれているため、位置が固定されており、倒れ込み、振れの管理が不要となる。
(6−4)磁気エンコーダは細かい磁気信号パターンを書き込むことができるため、センサプレートに比べて高精度な検知が可能となる。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
第一実施例・・・
図1および図2は、本発明の第一実施例に係るトーショナルダンパ1を示しており、当該実施例に係るトーショナルダンパ1は以下のように構成されている。
すなわち図1に示すように、当該トーショナルダンパ1は、ハブ12にゴム状弾性体13を介して質量体14を連結したダンパ本体11と、所定の円周方向着磁パターンを備えたセンシング用磁性ゴム21とを有しており、ダンパ本体11におけるハブ12の表面であってそのエンジン側(図では当該ダンパ1の右方にエンジンが配置され、符号41でエンジンケース(エンジンフロントカバー)を示している)の部位に磁性ゴム21が取り付けられている。各部品は以下のように構成されている。
すなわち先ず、ハブ12は、所定の金属材によって環状に成形されており、当該ハブ12をシャフト(図示せず)に固定するための内周筒部(ボス部)12aと、径方向の立ち上がり部12bと、その外周にゴム状弾性体13および質量体14を連結するための外周筒部12cとを一体に有している。また図2(A)に示すように、ハブ12の外周筒部12cにおける径方向立ち上がり部12bよりもエンジン側に位置する内周面に環状の取付溝12dが設けられ、図2(B)に示すようにこの環状の取付溝12dに同じく環状の磁性ゴム21が取り付けられている。取付の手段としては、嵌合するだけでも良いが、当該実施例では、接着剤(溶剤)が用いられ、取付溝12dの内面(底面)または磁性ゴム21の表面(外周面)に接着剤が塗布されたうえで嵌合されている。
ゴム状弾性体13は、所定のゴム状弾性材によって環状に成形されており、ハブ12の外周筒部12cとその外周側に配置した質量体14との間の環状隙間に軸方向一方から圧入されている。
質量体14は、所定の金属材によって環状に成形されており、ハブ12の外周筒部12cおよびゴム状弾性体13の外周側に配置され、ゴム状弾性体13の圧入後、このゴム状弾性体13を介してハブ12に連結されている。またこの質量体14の外周部には、各種の補機へトルクを伝達すべく無端ベルトを巻架するためのプーリ溝14aが設けられている。尚、この質量体14は、慣性質量体または振動リングと称されることがあり、更に上記したようにプーリ溝14aが設けられているので、プーリと称されることもある。
磁性ゴム21は、磁性紛を混入した所定のゴム状弾性材によって環状に成形されており、上記したようにハブ12の外周筒部12cの内周面に設けた取付溝12dに接着剤を用いて取り付けられている。磁性ゴム21の断面形状は、取付溝12dの断面形状が軸方向に長い長方形(矩形)とされるのに伴って同様に軸方向に長い長方形(矩形)とされており、よって磁性ゴム21は角リング状に成形されて、その円筒状の内周面がセンシングにおける被検出面とされている。磁性ゴム21の軸方向幅寸法は、取付溝12dの軸方向幅寸法と略同じに設定されている。一方、磁性ゴム21の径方向幅寸法(厚み寸法)dは、取付溝12dの径方向幅寸法(深さ寸法)dよりも少々大きく設定され(例えばd=2.0mm程度、d=0.5mm程度)、よって磁性ゴム21はその一部が取付溝12dに埋設されるとともに一部が外部へ突出する半埋設の状態で取付溝12dに取り付けられている。
また、この磁性ゴム21は、その円周方向着磁パターンとして、N極S極を円周上交互に所定ピッチで多数磁極化した磁気エンコーダ構造を有しており、図示するように磁気センサ42と組み合わされてエンジン回転検出やクランク角度検出等のセンシングが行なわれる。
上記構成のトーショナルダンパ1をエンジンケース41と組み合わせると図1に示すようになり、当該トーショナルダンパ1に対しエンジンケース41がハブ12の内周筒部12aの外周側であって径方向立ち上がり部12bの軸方向一方の側に配置される。エンジンケース41の内周側には、オイルシール43が装着される。このオイルシール43は、そのシールリップ(図示せず)をハブ12の内周筒部12aの外周面に摺動自在に密接させるものであって、このオイルシール43が奏するシール作用によって、エンジンオイルがエンジン内部(図上右方)から外部(左方)へ漏出するのが抑制される。
また、このオイルシール43のシールリップ摺動部へ外部ダストが侵入するのを抑制すべく当該トーショナルダンパ1のハブ12とエンジンケース41との間に狭隘な隙間よりなるラビリンスシール44が設定され、すなわちハブ12の径方向立ち上がり部12bの側面に設けた環状凹部12eとエンジンケース41に設けた環状凸部41aとが組み合わされるなどして、微小なクリアランスを備える非接触式のラビリンスシール44が形成される。
また、磁性ゴム21と組み合わされてセンシングを行なうべく磁気センサ42が配置される。磁気センサ42は磁性ゴム21の内周側に配置され、エンジンケース41によって保持され、そのセンサ口を径方向外方へ向けて配置される。
上記構成のトーショナルダンパ1においては、ハブ12にゴム状弾性体13を介して質量体14を連結したダンパ本体11のほかに、所定の円周方向着磁パターンを備えたセンシング用磁性ゴム21が設けられ、この磁性ゴム21が従来の金属製センサプレートの代わりとしてダンパ本体11におけるハブ12に取り付けられ、磁性ゴム21は従来の金属製センサプレートと比較して軽量小型の部品である。したがって、従来対比で部品重量の軽減および省スペース化を実現することができる。
また、ハブ12の外周筒部12cにおける径方向立ち上がり部12bよりもエンジン側に位置する内周面に磁性ゴム21が取り付けられているために、磁性ゴム21およびこれに対向するセンサ42はハブ12の後ろ(ハブ12とエンジンケース41との間)に隠れてハブ12によって保護されている。したがって、車両走行時タイヤの跳ね返りで小石などが飛んできてもこれら磁性ゴム21やセンサ42に当たることがなく、よってこれら磁性ゴム21やセンサ42が損傷するのを防止することができる。
また、ハブ12の外周筒部12cの内周面に取付溝12dが設けられてこの取付溝12dに磁性ゴム21が半埋設の状態で取り付けられているために、磁性ゴム21はその一部のみがハブ12の表面から外部へ突出している。したがって磁性ゴム21の全部が突出する場合と比較して一層の省スペース化を実現することができる。また、取付溝12dによって磁性ゴム21の取付位置が規定されるため、位置精度を向上させることができ、取付溝12dによって磁性ゴム21が保持されるため、磁性ゴム21に傾き、位置ずれまたは脱落などが発生しにくい。
つぎに、上記トーショナルダンパ1の製造方法を説明すると、上記ダンパ1は以下の手順で製造される。
すなわち先ず、ハブ12、ゴム状弾性体13、質量体14および磁性ゴム21をそれぞれ部品形状に製造する。ハブ12には上記所定箇所に取付溝12dを形成する。次いで、この取付溝12dに磁性ゴム21を嵌合する。次いで、この嵌合した磁性ゴム21に所定の円周方向着磁パターンを施し、またこれら嵌合・着磁と前後して、ハブ12と質量体14を同軸状に組み合わせ、両者12,14の間の環状隙間に軸方向一方からゴム状弾性体13を圧入する。
したがって、上記製造方法によれば、磁性ゴム21がハブ12によって保持された状態で着磁工程が実施されるため、磁性ゴム21が変形しにくく、よって円周方向着磁パターンを精度良くしかも容易に付与することができる。
尚、上記トーショナルダンパ1については、その構成を以下のように付加・変更することが考えられる。
第二実施例・・・
上記第一実施例では、ハブ12の外周筒部12cにおける径方向立ち上がり部12bよりもエンジン側に位置する内周面に環状の取付溝12dを設けたが、これに代えて図3および図4に示すように、ハブ12の外周筒部12cにおける径方向立ち上がり部12bよりもエンジン側に位置する軸方向端面に環状の取付溝12dを設け、この環状の取付溝12dに同じく環状の磁性ゴム21を取り付ける。
この場合、磁性ゴム21の断面形状は、取付溝12dの断面形状が径方向に長い長方形とされるのに伴って同様に径方向に長い長方形とされており、よって磁性ゴム21は角リング状に成形されて、その平面状を呈する軸方向一端面がセンシングにおける被検出面とされている。磁性ゴム21の径方向幅寸法は、取付溝12dの径方向幅寸法と略同じに設定されている。一方、磁性ゴム21の軸方向幅寸法(厚み寸法)dは、取付溝12dの軸方向幅寸法(深さ寸法)dよりも少々大きく設定され(例えばd=2.0mm程度、d=0.5mm程度)、これにより磁性ゴム21はその一部が取付溝12dに埋設されるとともに一部が外部へ突出する半埋設の状態で取付溝12dに取り付けられている。
また、図示はしないが、磁気センサは、磁性ゴム21のエンジン側(図では右方)に配置され、エンジンケースによって保持され、そのセンサ口を軸方向一方(図で左方)へ向けて配置される。
当該第二実施例のその他の構成および作用効果は、上記第一実施例と同じである。したがって、同一の符号を付して説明を省略する。
第三実施例・・・
また、上記第一および第二実施例では、ハブ12に設ける取付溝12dを断面長方形の溝としたが、これに代えて図5および図6に示すように、ハブ12に設ける取付溝12dをあり溝状とし、このあり溝状の取付溝12dに磁性ゴム21を取り付ける。図6(A)に示すように、あり溝は、その底部の幅dよりも開口部の幅dのほうが少々小さな断面台形状の溝である。また、これに取り付ける磁性ゴム21は断面長方形のままとされているが、その幅dは、あり溝状の取付溝12dにおける開口部の幅dよりも少々大きく形成されている。したがって磁性ゴム21が開口部の両端縁部によって幅方向両側から挟み込まれるために、磁性ゴム21に傾き、位置ずれまたは脱落などが一層発生しにくい構造とされている。
当該第三実施例のその他の構成および作用効果は、上記第一および第二実施例と同じである。したがって、同一の符号を付して説明を省略する。
尚、本発明の構造や製造方法が、ゴム圧入タイプのダンパのほかに、ブッシュ嵌合タイプのダンパなどにも適用可能であることは、上記したとおりである。
1 トーショナルダンパ
11 ダンパ本体
12 ハブ
12a 内周筒部
12b 径方向立ち上がり部
12c 外周筒部
12d 取付溝
12e 環状凹部
13 ゴム状弾性体
14 質量体
14a プーリ溝
41 エンジンケース
41a 環状凸部
42 センサ
43 オイルシール
44 ラビリンスシール

Claims (3)

  1. ハブにゴム状弾性体を介して質量体を連結したダンパ本体と、所定の円周方向着磁パターンを備えたセンシング用磁性ゴムとを有し、
    前記ダンパ本体における前記ハブに前記磁性ゴムを取り付け
    前記ハブの表面に取付溝が設けられ、前記取付溝に前記磁性ゴムが半埋設または埋設した状態で取り付けられ、
    前記取付溝は、その底部の幅よりも開口部の幅のほうが小さなあり溝状に形成され、前記開口部の両端縁部が前記磁性ゴムを挟み込むことによって前記磁性ゴムが保持されていることを特徴とするトーショナルダンパ。
  2. 請求項1記載のトーショナルダンパにおいて、
    前記ハブは、当該ハブをシャフトに固定するための内周筒部と、径方向の立ち上がり部と、その外周に前記ゴム状弾性体および質量体を連結するための外周筒部とを一体に有し、このうちの前記外周筒部における前記径方向立ち上がり部よりもエンジン側に位置する内周面または軸方向端面に前記磁性ゴムが取り付けられていることを特徴とするトーショナルダンパ。
  3. 請求項1または2の何れかに記載したトーショナルダンパを製造する方法であって、
    前記ハブに前記磁性ゴムを取り付ける工程と、前記取付後に前記磁性ゴムに所定の円周方向着磁パターンを施す工程とを有することを特徴とするトーショナルダンパの製造方法。
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