JP7075316B2

JP7075316B2 - トーショナルダンパ

Info

Publication number: JP7075316B2
Application number: JP2018168860A
Authority: JP
Inventors: 信彦成田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: JP2020041590A

Description

本発明は、トーショナルダンパに関する。

従来から図７に示すように、ハブ１０２にバネ部材（バネ）１０３を介して振動リング（マス）１０４を連結した構造を備え、バネおよびマスの組み合わせよりなる共振系の共振周波数をクランクシャフト等の防振対象物の捩り共振周波数と一致させることで、防振対象物の捩り共振を吸収し、振動を低減させるトーショナルダンパ１０１が知られている。

バネ部材１０３はゴム材よりなる。ゴム材は捩り方向（トーショナルダンパ円周方向）のほかに各方向全て（６自由度）に剛性を有することから、所定の質量を備える振動リング１０４を所定の位置に保持する機能を有し、よって簡素な構造でトーショナルダンパ１０１を成立させることができる。また、ゴム材は粘弾性減衰特性を有することから、ダンパ１０１に必要とされる減衰特性が予め備わっており、よって優れた防振性能を発揮しやすい。

実用新案登録第２５２４５１１号公報特開平５－２１５２０２号公報特開２００４－８４６８１号公報

しかしながら、ゴム材は一般に耐熱性に乏しく、エンジン内部への装着に適さないことがある。また、ゴム材は一般に耐油性に乏しく、エンジン内部への装着に適さないことがある。したがってバネ部材を含むトーショナルダンパ全体として耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させたいとの要望がある。

本発明は、トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のトーショナルダンパは、回転中心軸線を有する筐体と、前記筐体に固定されまたは前記筐体に設けられ、円周上複数並べられたスプリングガイドと、円周上互いに隣り合う前記スプリングガイド間に変位可能に配置されたマスと、前記スプリングガイドおよび前記マス間に配置されたコイルスプリングと、前記マスの外周側に配置された径方向ストッパと、前記径方向ストッパの内周面に設けられたストッパ側テーパ面と、前記ストッパ側テーパ面に対応して前記マスの外周面に設けられたマス側テーパ面と、前記筐体または前記スプリングガイドに固定された端面カバーと、前記端面カバーおよび前記マス間に配置されたフリクション部材と、備えることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載のトーショナルダンパにおいて、前記筐体および前記径方向ストッパは、一体に設けられていることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載のトーショナルダンパにおいて、前記スプリングガイドおよび前記径方向ストッパは、一体に設けられていることを特徴とする。

本発明では、上記構成により、トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることができる。

第１実施の形態に係るトーショナルダンパを示す図で、（Ａ）は同トーショナルダンパの斜視図、（Ｂ）は端面カバーおよびフリクション部材を取り外した状態の斜視図同トーショナルダンパを示す図で、（Ａ）は円周上スプリングガイド位置で裁断した断面斜視図、（Ｂ）は円周上コイルスプリング位置で裁断した断面斜視図、（Ｃ）は円周上マス位置で裁断した断面斜視図同トーショナルダンパを示す図で、（Ａ）は軸直角方向に裁断した断面斜視図、（Ｂ）はスプリングガイド、マスおよびコイルスプリングよりなるアッセンブリの斜視図、（Ｃ）はスプリングガイドおよびコイルスプリングよりなるアッセンブリの斜視図第２実施の形態に係るトーショナルダンパを示す図で、（Ａ）は円周上スプリングガイド位置で裁断した断面斜視図、（Ｂ）は円周上スプリングガイド位置で裁断しかつ端面カバーおよびフリクション部材を取り外した状態の断面斜視図同トーショナルダンパを示す図で、（Ａ）は円周上マス位置で裁断した断面斜視図、（Ｂ）は円周上マス位置で裁断しかつ端面カバーおよびフリクション部材を取り外した状態の断面斜視図同トーショナルダンパを示す図で、（Ａ）は同トーショナルダンパを背面方向から見た断面斜視図、（Ｂ）はマス、コイルスプリング、端面カバーおよびフリクション部材よりなるアッセンブリを背面方向から見た断面斜視図背景技術に係るトーショナルダンパの半裁断面図

第１実施の形態・・・・
図１ないし図３に示すように、実施の形態に係るトーショナルダンパ１は、防振対象物である車両用エンジンのクランクシャフト（図示せず）に取り付けられる筐体としてのハブ１１を備え、このハブ１１に、スプリングガイド２１、マス（ダンパマス）３１およびコイルスプリング４１が組み付けられ、端面カバー５１が被せられている。また、端面カバー５１とマス３１の間にフリクション部材であるスラストベアリング６１が介装されている。各部品の材質としては、スラストベアリング５１はＰＴＦＥ等の樹脂とされ、その他の部品はそれぞれ金属とされている。

ハブ１１は、回転中心軸線０を有する環状体として形成され、ボス部１２と、ボス部１２の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられた端面部１３と、端面部１３の外周端部から軸方向一方であってかつ径方向外方へ向けて斜めに設けられた外周筒部１４とを一体に備えている。

スプリングガイド２１は、軸方向一方から見て略扇形を呈するブロック体として形成され、組付けボルト２２をもってハブ１１の端面部１３に固定されている。スプリングガイド２１はトーショナルダンパ１の円周上に複数のスプリングガイド２１が並んで設けられ、当該実施の形態では４等配として配置されている。スプリングガイド２１はハブ１１に固定されているが、ハブ１１に一体に設けられても良い。

マス３１は、これも軸方向一方から見て略扇形を呈するブロック体として形成され、円周上互いに隣り合うスプリングガイド２１，２１の間に配置され、スプリングガイド２１，２１に対し円周方向、径方向および軸方向に変位可能とされている。マス３１はこれも円周上に複数のマス３１が並んで設けられ、当該実施の形態では４等配として配置されている。マス３１の設置数は回転バランス上、３個以上が好ましい。互いに隣り合うスプリングガイド２１とマス３１の間には円周方向の間隙ｃが設定されている。

コイルスプリング４１は、円周上互いに隣り合うスプリングガイド２１とマス３１の間にコイル中心軸線を円周方向へ向けて介装されている。コイルスプリング４１はその一端が、スプリングガイド２１の側面に設けた組付け用凹部２３に差し込まれることによりスプリングガイド２１に接続され、その他端が、マス３１の側面に設けた組付け用凹部３３に差し込まれることによりマス３１に接続されている。したがってマス３１はこのコイルスプリング４１を介してスプリングガイド２１に弾性的に接続されている。コイルスプリング４１はこれも円周上に複数のコイルスプリング４１が並んで設けられ、図では８個のコイルスプリング４１が組み付けられている。また、コイルスプリング４１はマス３１の円周方向振幅を上回る予圧縮を付与された状態でスプリングガイド２１とマス３１の間に組み付けられている。

端面カバー５１は、環状に形成され、組付けボルト５２をもってハブ１１の外周筒部１４の先端に固定されている。端面カバー５１はハブ１１に固定されているが、スプリングガイド２１に固定されても良い。

スラストベアリング６１は、平板環状に形成され、端面カバー５１とマス３１の間に介装されている。したがってマス３１はこのスラストベアリング６１を介して端面カバー５１に面接触している。

また、図２（Ｃ）に示すように、ハブ１１の外周筒部１４は、マス３１の外周側に配置されて、マス３１の径方向外方へ向けての変位を規制する径方向ストッパ７１とされており、この径方向ストッパ７１の内周面に、軸方向一方から他方へ向けてすなわちスラストベアリング６１や端面カバー５１に近付くに従って内径が徐々に拡大する向きに傾斜する環状のストッパ側テーパ面７４が設けられている。

また、ストッパ側テーパ面７４に対応してマス３１の外周面に、軸方向一方から他方へ向けてすなわちスラストベアリング６１や端面カバー５１に近付くに従って外径が徐々に拡大する向きに傾斜する環状のマス側テーパ面３４が設けられている。

両テーパ面７４，３４は互いに摺動可能に接触している。両テーパ面７４，３４の間にはエンジンオイルやグリース等の潤滑媒体による潤滑を施すのが好適であり、これによりマス３１の円周方向振動が円滑化される。

上記構成のトーショナルダンパ１において、マス３１には、予圧縮されたコイルスプリング４１の反力によって径方向外方へ向けてせり出そうとする力が作用するが、マス３１はその外周側が径方向ストッパ７１により拘束されていることから、両テーパ面７４，３４の傾斜方向に沿って、テーパ開放端側（スラストベアリング６１側）へ向かう力にベクトル変換される。テーパ開放端側はスラストベアリング６１によってマス３１が拘束されることから、マス３１の軸方向位置は安定して保たれる。

円周上互いに隣り合うスプリングガイド２１およびマス３１間にコイルスプリング４１を介装する場合、圧縮方向以外は極端にバネ定数が低いコイルスプリング４１のみでマス３１を支持することは困難であり、このためラジアルベアリングおよび２枚のスラストベアリングを使って、径方向および軸方向両端を拘束保持する構造が必要となる。これに対し上記構成のトーショナルダンパ１では、テーパ面７４，３４および１枚のスラストベアリング６１からなる構成でマス３１を拘束保持することが可能とされる。

トーショナルダンパ１がクランクシャフトと共に回転すると、マス３１に遠心力が作用する。マス３１の遠心力はテーパ面７４，３４によりベクトル変換されてスラストベアリング６１への密着力を高め、摩擦減衰力が発生する。金属製のコイルスプリング４１単体では減衰力が皆無であるが、スラストベアリング６１を併設して、スラストベアリング６１にマス３１を押し付け摺動させることによりダンパ１に必要とされる減衰力を得ることが可能とされる。

また、マス３１の両端面を２枚のスラストベアリングで挟む構造とする場合は、その加工や組立てに高い寸法精度が求められ、このため製作が困難かつ高価となることが懸念されるが、上記構成のトーショナルダンパ１によればこのような懸念を未然に解消することが可能とされる。

金属製のコイルスプリング４１は、ゴム製のバネ部材と比較して格段に耐熱性および耐油性が優れている。上記構成のトーショナルダンパ１は、ゴム材よりなる部品を備えていない。したがってトーショナルダンパ１全体としての耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることが可能とされている。

第２実施の形態・・・・
上記第１実施の形態では、径方向ストッパ７１が筐体であるハブ１１に対し一体に設けられているが、径方向ストッパ７１はスプリングガイド２１に対し一体に設けられても良く、以下、この形態について説明する。

図４ないし図６に示すように、実施の形態に係るトーショナルダンパ１は、防振対象物である車両用エンジンのクランクシャフト（図示せず）に取り付けられる筐体としてのハブ１１を備え、このハブ１１に、スプリングガイド２１および径方向ストッパ７１を一体に備えた内部ケース８１、マス（ダンパマス）３１ならびにコイルスプリング４１が組み付けられ、端面カバー５１が被せられている。また、端面カバー５１とマス３１の間にフリクション部材であるスラストベアリング６１が介装されている。各部品の材質としては、内部ケース８１およびスラストベアリング６１はＰＴＦＥ等の樹脂とされ、その他の部品はそれぞれ金属とされている。

ハブ１１は、回転中心軸線０を有する環状体として形成され、ボス部１２と、ボス部１２の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられた端面部１３と、端面部１３の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた外周筒部１４とを一体に備えている。端面部１３には肉抜き用の透孔１５が設けられている。

内部ケース８１は、ハブ１１の端面部１３の軸方向一方の端面側に重ねて配置される端面部８２と、端面部８２の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられるとともにハブ１１の外周筒部１４の内周側に重ねて配置される筒状部８３とを一体に備え、組付けボルト８４をもってハブ１１の端面部１３に固定されている。

この内部ケース８１は、上記したようにスプリングガイド２１および径方向ストッパ７１を一体に備えている。

すなわち、端面部８２の軸方向一方の端面側であって筒状部８３の内周側にスプリングガイド２１が一体に設けられている。スプリングガイド２１は軸方向一方から見て略扇形を呈するブロック状に形成されている。スプリングガイド２１はトーショナルダンパ１の円周上に複数のスプリングガイド２１が並んで設けられ、当該実施の形態では４等配として配置されている。径方向ストッパ７１については後述する。

マス３１は、軸方向一方から見て略扇形を呈するブロック体として形成され、円周上互いに隣り合うスプリングガイド２１，２１の間に配置され、スプリングガイド２１，２１に対し円周方向、径方向および軸方向に変位可能とされている。マス３１はこれも円周上に複数のマス３１が並んで設けられ、当該実施の形態では４等配として配置されている。マス３１の設置数は回転バランス上、３個以上が好ましい。互いに隣り合うスプリングガイド２１とマス３１の間には円周方向の間隙ｃが設定されている。

端面カバー５１は、環状に形成され、組付けボルト８４をもって内部ケース８１とともにハブ１１の端面部１３に固定されている。端面カバー５１はハブ１１に固定されているが、スプリングガイド２１を含む内部ケース８１に固定されても良い。

また、上記内部ケース８１における、互いに円周方向に隣り合うスプリングガイド２１，２１間の部位が、マス３１の外周側に配置されて、マス３１の径方向外方へ向けての変位を規制する径方向ストッパ７１とされており、この径方向ストッパ７１の内周面に、軸方向一方から他方へ向けてすなわちスラストベアリング６１や端面カバー５１に近付くに従って内径が徐々に拡大する向きに傾斜するストッパ側テーパ面７４が設けられている。

また、ストッパ側テーパ面７４に対応してマス３１の外周面に、軸方向一方から他方へ向けてすなわちスラストベアリング６１や端面カバー５１に近付くに従って外径が徐々に拡大する向きに傾斜するマス側テーパ面３４が設けられている。

上記構成のトーショナルダンパ１においては、上記したように径方向ストッパ７１がスプリングガイド２１に対し一体に設けられている。すなわち上記構成のトーショナルダンパ１は、第１実施の形態に係るトーショナルダンパ１に対し部品割りの構成を変更したものであって、第１実施の形態に係るトーショナルダンパ１と同様の作用効果を発揮することが可能とされている。また、ストッパ側テーパ面７４がＰＴＦＥ等の樹脂よりなるものとされているため、マス３１の滑りが良好である。

１トーショナルダンパ
１１ハブ（筐体）
１２ボス部
１３，８２端面部
１４外周筒部
１５透孔
２１スプリングガイド
２２，５２組付けボルト
２３，３３組付け用凹部
３１マス
３４マス側テーパ面
４１コイルスプリング
５１端面カバー
６１スラストベアリング（フリクション部材）
７１径方向ストッパ
７４ストッパ側テーパ面
８１内部ケース
８３筒状部
０回転中心軸線

Claims

回転中心軸線を有する筐体と、
前記筐体に固定されまたは前記筐体に設けられ、円周上複数並べられたスプリングガイドと、
円周上互いに隣り合う前記スプリングガイド間に変位可能に配置されたマスと、
前記スプリングガイドおよび前記マス間に配置されたコイルスプリングと、
前記マスの外周側に配置された径方向ストッパと、
前記径方向ストッパの内周面に設けられたストッパ側テーパ面と、
前記ストッパ側テーパ面に対応して前記マスの外周面に設けられたマス側テーパ面と、
前記筐体または前記スプリングガイドに固定された端面カバーと、
前記端面カバーおよび前記マス間に配置されたフリクション部材と、を備えることを特徴とするトーショナルダンパ。
請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、
前記筐体および前記径方向ストッパは、一体に設けられていることを特徴とするトーショナルダンパ。
請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、
前記スプリングガイドおよび前記径方向ストッパは、一体に設けられていることを特徴とするトーショナルダンパ。