JP6917200B2 - ダイナミックダンパ - Google Patents

Description

本発明は、防振技術に係るダイナミックダンパに関する。

自動車等の車両において後輪を駆動させるプロペラシャフトには、曲げ共振に伴う音振問題が発生することがある。

その対策として従来から図７に示すように、プロペラシャフト６１の中空部にシャフト内挿型のダイナミックダンパ５１が装着されることがある。

このダイナミックダンパ５１は、プロペラシャフト６１の内周面に取り付けられるゴム状弾性体製の取付部５２と、取付部５２の内周側に一体に設けられた円周上複数のゴム足（ダンパバネ）５３と、ゴム足５３の内周側に接続された慣性質量体（ダンパマス）５４とを有し、取付部５２に、プロペラシャフト６１の内周面に対する嵌合力を増大するための補強環５５が埋設されている。

特開２００４−１５０５４３号公報 特開２００１−１２４４６号公報

ところで、近年、車両の低燃費化・軽量化に伴って、ダイナミックダンパの固有振動数が低周波側へ移行する傾向にある。低周波特性を実現するためゴム足には低バネ化・低剛性化が要求される。しかしながらゴム足の低バネ化・低剛性化に伴って回転アンバランスによる慣性質量体の偏芯影響が無視できなくなり、慣性質量体が径方向へ大きく変位するのに伴ってゴム足が疲労・破損することになり兼ねない。

そこで、慣性質量体の偏芯を抑制すべく図８の比較例に示すように、慣性質量体５４の外周面と径方向に対向するように取付部５２の内周面に径方向ストッパ５６を設けることが考えられる。

しかしながら上記図８の比較例には、以下の点で改良の余地がある。

すなわち上記図８の比較例では、径方向ストッパ５６が低剛性のゴム状弾性体によって形成されているため、低剛性のゴム状弾性体では、慣性質量体５４の偏芯抑制効果が不足することがある。

また、径方向ストッパ５６による慣性質量体５４の偏芯抑制効果を高めるべく慣性質量体５４および径方向ストッパ５６間の径方向クリアランスｃを小さく設定すると、ダイナミックダンパ５１がその主たる機能である防振効果を発揮すべく慣性質量体５４が振れ回ったときに、慣性質量体５４が径方向ストッパ５６と当接してしまうことがあり、この場合、防振効果の発揮が阻害されることがある。

また、プロペラシャフト６１の中空部にダイナミックダンパ５１とともに装着された吸音材（図示せず）が、車両の急発進・急停止時に中空部内を移動してダイナミックダンパ５１の取付部５２やゴム足５３に接触し、これら弾性体を損傷させることがある。

本発明は、径方向ストッパによる慣性質量体の偏芯抑制効果を十分に発揮することができ、しかも慣性質量体および径方向ストッパ間の径方向クリアランスを小さく設定する必要がなくダイナミックダンパの防振効果発揮を阻害することもないダイナミックダンパを提供することを課題とする。また加えて、車両の急発進・急停止時に吸音材が接触しても弾性体が損傷することがないダイナミックダンパを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のダイナミックダンパは、回転軸の中空部に装着されるシャフト内挿型のダイナミックダンパであって、前記回転軸の内周側に取り付けられる取付部と、前記取付部の内周側に設けられたゴム足と、前記ゴム足の内周側に接続された慣性質量体と、前記取付部の内周側に設けられるとともに前記慣性質量体の偏芯量を規制する径方向ストッパと、を有し、前記径方向ストッパは、軸方向に延びる差し込み穴と、前記差し込み穴に差し込まれるとともに前記径方向ストッパの剛性を高める差し込み部材とを有することを特徴とする。また、複数の前記差し込み部材が連結部によって連結されていることを特徴とする。また、前記連結部の外周側にツバ部が設けられていることを特徴とする。

本発明では、径方向ストッパが、差し込み穴に差し込まれる差し込み部材によって剛性を高められるため、径方向ストッパが全体として高剛性化されている。したがって径方向ストッパによる慣性質量体の偏芯抑制効果を十分に発揮することができる。

また、高剛性化された径方向ストッパにおいては、慣性質量体および径方向ストッパ間の径方向クリアランスを小さく設定する必要がない。したがって径方向クリアランスの狭小化によってダイナミックダンパの防振効果発揮が阻害されるのを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るダイナミックダンパを示す図で、（Ａ）はその軸直角方向の平面によって裁断した断面図、（Ｂ）はその中心軸線を含む平面によって裁断した断面図 同ダイナミックダンパの断面斜視図 同ダイナミックダンパに備えられるストッパ部材の斜視図 比較試験の結果を示すグラフ図 ストッパ部材の他の例を示す斜視図 ストッパ部材の他の例を示す斜視図 従来例に係るダイナミックダンパを示す図で、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその中心軸線を含む平面によって裁断した断面図 比較例に係るダイナミックダンパを示す図で、その軸直角方向の平面によって裁断した断面図

図１および図２に示すように、実施の形態に係るダイナミックダンパ１は、回転軸であるプロペラシャフト６１の中空部に装着されるシャフト内挿型・インナータイプのダイナミックダンパである。

ダイナミックダンパ１は、プロペラシャフト６１の内周面に取り付けられるゴム状弾性体よりなる環状の取付部１１を備え、この取付部１１の内周側にゴム足（ダンパバネ）１２が円周上複数（図では５等配）一体に設けられ、ゴム足１２の内周側に慣性質量体（ダンパマス）１３が接続されている。取付部１１には、プロペラシャフト６１の内周面に対する嵌合力を増大するための補強環１４が埋設されている。

また、互いに隣り合うゴム足（足部）１２，１２の間に、両ゴム足１２、慣性質量体１３および取付部１１によって囲まれるとともに軸方向に貫通する貫通空間であるすぐり部１５が設けられ、このすぐり部１５の内部であって取付部１１の内周側に、取付部１１に対する慣性質量体１３の偏芯量（径方向変位量）を所定量までに制限するための径方向ストッパ１６が一体に設けられている。取付部１１、ゴム足１２および径方向ストッパ１６は、慣性質量体１３の外周面に膜部１７が被着されている場合にはこれを含めて、所定のゴム状弾性体により一体に成形されている。また、すぐり部１５および径方向ストッパ１６はそれぞれ、ゴム足１２の数に合わせて円周上に複数（図では５等配）が設けられている。

径方向ストッパ１６はそれぞれ、取付部１１の内周面から径方向内方へ向けて突出する突起状に形成されている。径方向ストッパ１６と慣性質量体１３との間（慣性質量体１３の外周面に膜部１７が被着されている場合は、径方向ストッパ１６と膜部１７との間）には所定の大きさの径方向クリアランスｃが設定されている。慣性質量体１３が偏芯して円周上一部でこのクリアランスｃが消失すると径方向ストッパ１６に対し慣性質量体１３（膜部１７）が接触し、径方向ストッパ１６がストッパ作動する。

また、径方向ストッパ１６にそれぞれ、軸方向に延びる差し込み穴１８が設けられ、差し込み穴１８に差し込み部材（差し込み部）２２が差し込まれている。

差し込み穴１８は、径方向ストッパ１６を軸方向に貫通するように設けられ、径方向ストッパ１６の軸方向両面にそれぞれ開口している。

差し込み部材２２は、径方向ストッパ１６を構成するゴム状弾性体よりも硬質の、樹脂などの剛材によって中空または中実のピン状に形成されている。差し込み部材２２の径は差し込み穴１８の径と同等とされるが、差し込み穴１８の径より少々大きくても良く、少々小さくても良い。樹脂の種類としては、ナイロンやポリアセタール等が好適であり、加水分解しにくい材料が適している。

また、差し込み部材２２は、１つの差し込み穴１８に対し２本の差し込み部材２２が軸方向両側からそれぞれ差し込まれるようになっており、当該実施の形態では上記したように径方向ストッパ１６が５等配で設けられ、差し込み穴１８が５箇所に設けられているので、差し込み部材２２が都合１０本差し込まれている。

図３に示すように、軸方向一方から差し込まれる５本の差し込み部材２２および軸方向他方から差し込まれる５本の差し込み部材２２はそれぞれ、リング状の連結部２３に一体成形されることによって連結部２３にまとめて保持されており、よって一括して取り扱われる。リング状の連結部２３の外周側にはツバ部２４がこれも円周上複数（図では５等配）設けられている。したがって差し込み部材２２、連結部２３およびツバ部２４は、これらにより一体成形品としてストッパ部品２１を構成しており、このストッパ部品２１が図１および図２に示したようにダイナミックダンパ１の本体部に対し軸方向両側からそれぞれ装着される。

図１および図２に示したように装着状態において、ストッパ部品２１の連結部２３およびツバ部２４は取付部１１およびゴム足１２の軸方向両側に配置される。したがってストッパ部品２１は取付部１１およびゴム足１２を吸音材（図示せず）などの干渉物からガードすることが可能とされている。

上記構成を備えるダイナミックダンパ１は、ゴム足１２をダンパバネとするとともに慣性質量体１３をダンパマスとする共振系を設定することにより、プロペラシャフト６１に発生する曲げ振動（径方向の振動）を吸収・低減するものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち、上記したように当該ダイナミックダンパ１においては、径方向ストッパ１６が、差し込み穴１８に差し込まれる差し込み部材２２によってその剛性が高められているため、比較例（図８）に係るゴム状弾性体のみよりなる径方向ストッパ５６と比較して、径方向ストッパ１６が全体として高剛性化されている。したがって径方向ストッパ１６による慣性質量体１３の偏芯抑制効果を十分に発揮することができ、図４の比較試験結果グラフ図に示されるように、慣性質量体１３の偏芯量を小さく抑えることができる。

図４のグラフ図では、グラフ横軸がプロペラシャフトの回転数（ｒｐｍ）とされ、グラフ縦軸が慣性質量体の偏芯量（ｍｍ）とされ、縦軸中に、偏芯不可（ＮＧ）領域の下限値を示すボーダーラインＬが設定されている。しかして、図７の従来例（点線）および図８の比較例（一点鎖線）はいずれもボーダーラインＬを上回る可能性があるところ、実施の形態（実線）によればボーダーラインＬを上回ることがないことが確認されている。

また、上記のように高剛性化された径方向ストッパ１６においては、慣性質量体１３の偏芯量を抑えるべく特に慣性質量体１３および径方向ストッパ１６間の径方向クリアランスｃを小さく設定する必要がない。したがって径方向クリアランスｃの狭小化によってダイナミックダンパ１の防振効果発揮が阻害されるのを抑制することができる。

また、プロペラシャフト６１の中空部にダイナミックダンパ１とともに装着された吸音材（ペーパーダンパなど、特許文献２参照、図示せず）が車両の急発進・急停止時に中空部内を移動することがあっても、吸音材はストッパ部品２１に当接し、取付部１１やゴム足１２には当接しない。したがって車両の急発進・急停止時に吸音材が接触して取付部１１やゴム足１２が損傷するのを防止することができる。

その他、効果をまとめると、以下のようになる。
（ａ）径方向ストッパ１６に設けた差し込み穴１８に差し込み部材２２を挿入することで、径方向ストッパ１６としての剛性を高くすることが可能となり、ゴム足１２の破損を回避できる。
（ｂ）挿入する複数の差し込み部材２２を連結部２３を介しての一体構造とすることで、挿入工程における部品のセット工数を、非連結の部材の状態より削減可能となる。
（ｃ）差し込み部材２２の挿入部径を差し込み穴１８の穴径に対し変化させることで、同一の成形品でも径方向クリアランスｃの大きさを変化させることが可能となる（例えば大径の差し込み部材２２を差し込み穴１８に差し込むことにより径方向ストッパ１６が径方向内方へ向けて膨らむため、径方向クリアランスｃが小さくなる）。
（ｄ）差し込み部材２２を中空あるいは中実とすることで差し込み部材２２自体の剛性が変化するため、同一の成形品でもストッパ特性を変化させることが可能となる。
（ｅ）連結部２３およびツバ部２４を有するストッパ部品２１をダイナミックダンパ１の軸方向両面から挟み込むように設置することで、車両の急停止時等に吸音材がプロペラシャフト６１内を移動しても、ダイナミックダンパ１の弾性体に接触するのを回避することができる。

尚、ストッパ部品２１の形状について、上記実施の形態では図３に示したように、複数の差し込み部材２２と同数のツバ部２４とを円周上交互に配置したが、図５に示すように複数の差し込み部材２２と同数のツバ部２４とを円周上の位置を合わせて配置しても良い。また図６に示すように、差し込み部材２２よりもツバ部２４の数を多くして円周上交互位置および円周上同一位置の双方に配置しても良い。ツバ部２４の形状は外周側のほうが幅が広い扇形の形状でも良い。更にまた、ツバ部２４は環状であっても良い。

ダイナミックダンパ１は、自動車用プロペラシャフトに用いられる。またダイナミックダンパ１は、その他の機関における中空推進軸などにも用いられる。

１ ダイナミックダンパ
１１ 取付部
１２ ゴム足
１３ 慣性質量体
１４ 補強環
１５ すぐり部
１６ 径方向ストッパ
１７ 膜部
１８ 差し込み穴
２１ ストッパ部品
２２ 差し込み部材
２３ 連結部
２４ ツバ部
６１ プロペラシャフト（回転軸）
ｃ 径方向クリアランス

Claims (1)

1. 回転軸の中空部に装着されるシャフト内挿型のダイナミックダンパであって、
   前記回転軸の内周側に取り付けられる取付部と、前記取付部の内周側に設けられたゴム足と、前記ゴム足の内周側に接続された慣性質量体と、前記取付部の内周側に設けられるとともに前記慣性質量体の偏芯量を規制する径方向ストッパと、を有し、
   前記径方向ストッパは、軸方向に延びる差し込み穴と、前記差し込み穴に差し込まれるとともに前記径方向ストッパの剛性を高める差し込み部材とを有し、
   複数の前記差し込み部材が連結部によって連結され、
   前記連結部の外周側にツバ部が設けられていることを特徴とするダイナミックダンパ。

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