JPH06147264A - トルクカムダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プロペラシャフトの捩り振動対策として、装置
の外径寸法を大きくせずに高トルクの捩り振動を吸収
し、広帯域の捩り振動数に対して減衰効果のあるトルク
カムダンパの提供。 【構成】センターシャフトに加えられる回転トルクの変
動をカム手段により軸方向の変動に変換することにより
外筒への回転トルク変動の伝達を緩衝させるトルクカム
ダンパにおいて、円周方向に関し互いに係合して軸方向
に配列されたカム手段と、該カム手段を軸方向に付勢す
る弾性部材とを有し、該弾性部材の軸方向両側に該カム
手段が配列されることを特徴とするトルクカムダンパ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロペラシャフトの捩
り振動緩衝装置に係り、特にカムを用いて捩り振動の回
転変動を軸方向変動に変換し、回転変動による振動を吸
収する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、プロペラシャフトのダン
パーとしてゴムを用いたダイナミックダンパーが知られ
ているが、振動を吸収する効果が得られるのは、一定の
振動数に対してだけであった。また、粘性流体を用いた
ビスカスダンパーでは、構造上外径寸法が大きくなって
しまい常に滑りがあり効率が悪くプロペラシャフト部へ
の装着ができなかった。

【０００３】そして、特開昭６１−１７１９３５に記載
されているトルク変動緩衝装置は、カム機構を介して回
転トルクの変動をカム部材の軸方向の変動に変換するこ
とにより外筒への回転トルク変動の伝達を緩衝させるも
のであるが、これは２輪車用のものであり、高トルクの
回転変動に対応するのは困難であった。即ち、四輪車両
などの高トルクの回転変動に対応するには外径寸法を大
きくしなければならず、四輪車両の現行のプロペラシャ
フトに装着できる回転トルクの変動吸収装置はなかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、捩り振動の対策として、装置の外径寸法を大きくせ
ずに高トルクの捩り振動を吸収でき、且つ、広い範囲の
振動数に対して捩り振動の減衰効果のあるトルクカムダ
ンパを提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、センターシャフトに加えられる回転トルクの
変動をカム手段により軸方向の変動に変換することによ
り外筒への回転トルク変動の伝達を緩衝させるトルクカ
ムダンパにおいて、円周方向に関し互いに直接又は間接
的に係合して軸方向に配列されたカム手段と、該カム手
段を軸方向に付勢する弾性部材とを有するトルク伝達機
構が備えられ、該弾性部材の軸方向両側に該カム手段が
配列されることを特徴とするトルクカムダンパを提供す
る。

【０００６】また、前記トルク伝達機構において、前記
カム手段は回転体を介して円周方向に関し互いに係合さ
れていることを特徴とするトルクカムダンパを提供す
る。

【０００７】そして、前記カム手段が、駆動カム、回転
体及び被駆動カムから成り、該駆動カムの軸方向両側に
それぞれ該回転体を介した該被駆動カムが円周方向に関
し係合して配列されたことを特徴とするトルクカムダン
パを提供する。

【０００８】さらに、前記駆動カムは前記センターシャ
フトと一体回転し前記外筒に対し所定角度内において相
対回動可能に配され、該駆動カムと該外筒の間の相対回
動を阻止するストッパを、駆動カムと外筒の間の該所定
角度の遊び角をもって構成することを特徴とするトルク
カムダンパを提供する。

【０００９】そしてまた、前記センターシャフト及び外
筒との間に前記カム手段と並列して作用する摩擦機構を
介在させることを特徴とするトルクカムダンパを提供す
る。

【００１０】

【作用】本発明のトルクカムダンパにおいては、弾性部
材の軸方向両側にカム手段が備えられるのでカム手段に
より伝達可能なトルクの量が本発明の外径寸法を大きく
することなくカム手段１基の場合に比に少くとも２倍に
なる。また両側のカム手段からの対向する圧縮力を一つ
の弾性部材に作用させるが、軸方向の長さは十分確保で
き、かくて弾性部材の長さの縮む量は十分多くとれるた
め、高トルクの捩り振動に対して振動吸収作用が働く。

【００１１】また、前記カム手段において、円周方向に
関し回転体を介して関接的に駆動カムと被駆動カムを係
合することにより、カムの動作が滑らかになる。（請求
項２）

【００１２】そして、請求項３に記載のカム手段には、
駆動カムの両側にそれぞれ回転体及び被駆動カムが備え
られており回転体が２個所にあるため、単なる駆動カ
ム、回転体及び被駆動カムから成るカム手段と比較して
高トルクの捩り振動に対応可能となる。

【００１３】さらに、請求項４の記載においては、駆動
カムが遊び角の範囲内のみ円周方向に回動可能であるた
め、専用のストッパ手段を設ける必要がなくなる。

【００１４】そしてまた、前記センターシャフトと前記
外筒の間に前記回転トルク伝達用カム手段と並列して作
用する摩擦機構を介在させることにより、カム手段の許
容伝達トルクをそのままに維持してトルク伝達機構全体
の許容吸収トルクを増大できる。（請求項５）

【００１５】

【実施例】本発明のトルクカムダンパの一実施例を図１
ないし図５に示し、詳細に説明する。なお、トルク伝達
用カム手段の回転体としては、ボール又はコロガリ軸受
けコロ（好ましくはたる型又はテーパー型）等を用いる
ことができるが、ボールを用いたものを実施例とする。

【００１６】本発明のトルクカムダンパ１は、図４に示
される駆動系の斜視図において、例えばプロペラシャフ
トの下流に固着される。

【００１７】図１の本発明の断面図において、入力フラ
ンジ２にプロペラシャフト（図示せず）が接続され、入
力フランジ２はセンターシャフト３とスプライン嵌合さ
れており、センターシャフト３には、スプライン嵌合さ
れているドライブ（駆動）カム４、５が設けられてい
る。ドライブカム４、５は中央部がくり貫かれた略円形
部材であり軸方向に摺動可能な構造となっている。

【００１８】ドライブカム４、５の軸方向における両側
面の一部には複数の凹面が円周方向に等間隔で形成さ
れ、該凹面には略円球のボール６、７、８、９がそれぞ
れ接触しており、ドライブカム４、５のボール６〜９を
介した反対側には、ボール６〜９と接触する面が凹面と
なっているドリブン（被駆動）カム１０、１１、１２、
１３が備えられ、ドリブンカム１０〜１３は中央部がく
り貫かれた略円形部材であり４つの該ドリブンカムの中
で２つのドリブンカム１０、１２は軸方向へ摺動可能と
なっている。

【００１９】ドライブカム４の両側には、ドライブカム
４の軸との直交中心面を中心線として、ボール６及びド
リブンカム１０と、ボール７及びドリブンカム１１と
は、対称に配置され、同様に、ボール８及びドリブンカ
ム１２と、ボール９及びドリブンカム１３とは、ドライ
ブカム５を中心線として対称に配置されている。そし
て、該ボール６〜９は、円周方向へ帯状を成すリング状
ボール保持部材４ｃ、４ｄによって半径方向に関し保持
されている。

【００２０】摺動可能な前記ドリブンカム１０は、内部
にコイルスプリングなどの弾性部材１４ａ、１４ｂを備
えた中空で環状の略円筒部材からなる弾性部材ケース１
５の軸方向端面と接しており、弾性部材ケース１５は、
開口部が互いに向きあった環状の二つの略円筒部１５
ａ、１５ｂから成り、一方の円筒部１５ｂの外周は他方
の円筒部１５ａの内周に摺接して弾性部材の圧縮運動に
応動して伸縮可能となっている。

【００２１】弾性部材ケース１５内に設けられている弾
性部材１４によって、ボール６、７及びドリブンカム１
０、１１はドライブカム４に圧接されており、同様に回
転軸上において弾性部材ケース１５の反対側に同じよう
に配設されているボール８、９及びドリブンカム１２、
１３もドライブカム５に圧接されている。

【００２２】ドリブンカム１０〜１３の外周はセレーシ
ョンにより外筒１６に係合し、略円筒の形状を成す外筒
１６はベアリング２ａによって入力フランジ２に対し円
周方向へ回動可能に保持されている。外筒１６内には左
方から、回転トルク伝達用のカム手段４１、弾性部材１
４、カム手段４２がセンターシャフト３と外筒１６の間
のリング状空間内に配設されており、これらの部材は大
略軸方向に摺動可能に構成される。外筒１６の右端には
溶接によって固着されている出力フランジ１７ｂが備え
られ、出力フランジ１７ｂは、円筒の形状を成す本装置
の一端を閉ざす構造となる略円形の部材である。出力フ
ランジ１７ｂには、シャフトを介してディファレンシャ
ル装置（図示せず）が接続され、後輪が駆動される。

【００２３】なお、ボール６〜９及び弾性部材１４は、
円周方向へ等間隔で複数の部材がそれぞれ配設されてい
る。ボール６〜９は、図２のボール配置図に示すように
配設され、弾性部材ケース１５の中の弾性部材１４は、
図３に示すように配設されている。

【００２４】上記に示す構成から成る本発明のトルクカ
ムダンパは、以下のような作用を成す。すなわち、トラ
ンスミッションからプロペラシャフトへと伝達された回
転トルクは、本装置の入力フランジ２に入力され、入力
フランジ２に入力された回転トルクは、セレーション嵌
合されているセンターシャフト３及びドライブカム４、
５へと伝達される。

【００２５】弾性部材ケース１５内に設けられている弾
性部材１４の軸方向付勢力によって、ドライブカム４、
５、ボール６〜９及びドリブンカム１０〜１３は圧接さ
れているため、ドライブカム４、５に加えられた回転力
はボール６〜９を介してドリブンカム１０〜１３に伝達
されスプライン結合されている外筒１６に伝わり、出力
フランジ１７ｂを通して後輪を駆動するディファレンシ
ャル装置に出力される。

【００２６】図５（Ａ）の断面図に示すように、プロペ
ラシャフトが一定の回転力で回転している時は、弾性部
材１４の付勢力によって、ボール６、７は、ドライブカ
ム４及びドリブンカム１０、１１の各凹面たるカム面４
ａ、１０ａ、１１ａの中央に係合されている。

【００２７】しかし、急加速などでプロペラシャフトに
高トルクが加わり、弾性部材１４の付勢力に抗する程の
回転力の変動があると、図５（Ｂ）に示すとうり、ドラ
イブカム４は回転方向に一瞬ずれ、ボール６、７のころ
がり作用によりドライブカム４とドリブンカム１０、１
１との隙間が大きくなるよう軸方向に摺動される。この
時、ドリブンカム１１は一端の面が外筒に係止した固定
部材２６ａに当接しているため軸方向に摺動されず、ド
ライブカム４とドリブンカム１０が弾性部材１４を圧縮
する方向へ摺動する。同様に、弾性部材１４の反対側に
備えられているドライブカム５、ボール８、９、及びド
リブンカム１２、１３も同じように作用する。

【００２８】したがって、回転力の一瞬の大きな変動
は、外筒１６へは伝達されずに弾性部材１４によってそ
の圧縮エネルギとして吸収されたことになり、回転力の
変動は緩衝されて、回転トルクは滑らかに外筒１６へと
伝わり、急激な捩り振動が起こらないため車両に伝わる
振動や騒音を小さくすることができる。逆に出力フラン
ジ側から急ブレーキ等による回転振動が生じたときも同
様（但し逆向きになるが）にして出力側からの回転振動
は吸収されて、入力側には平滑化されたトルクの変化が
伝達される。その関係を、概念的に図１０に示す。

【００２９】本発明のトルクカムダンパには、回転変動
を軸方向変動に変換するカム手段が弾性部材１４の両端
に備えられているため、カム手段が片側一つの場合と比
較して、２倍のトルク変動に対応できる。つまり、例え
ば回転変動によるドライブカム４の回転角度偏移が同じ
場合には、カム手段を両側に備えている方が、弾性部材
１４の縮む量は２倍になり、２倍の付勢力がドライブカ
ム４にかかっていることになる。この付勢力に抗するに
は、２倍のトルク変動が必要であり、同一の回転角度偏
移で２倍のトルクが必要ということは、捩り振動を吸収
するための回転角度範囲が同一に制限されていると仮定
した場合、２倍のトルク変動を吸収できるということに
なる。

【００３０】本発明では、ボールが４個所に設けられて
いるため、ボールが１個所のものに対して４倍のトルク
変動に対応でき、高トルク変動が生じる四輪車両に特に
有効なトルクカムダンパである。

【００３１】図６には、ストッパ手段を備えるドライブ
カム４、５が示されており、ドライブカム４、５と外筒
１６の係合状態を示す断面図（図１のＤ−Ｄ’部分断
面）である。外筒１６のセレーション溝の側壁面１６ａ
と所定遊び角α、αをもって係合するドライブカム４、
５の外周のセレーション突起との間にストッパが形成さ
れる。ストッパが当接作動すると全体が一体回転する。
これにより許容吸収トルク域を超えた回転トルクに対し
て装置が保護される。

【００３２】同図において、ドライブカム４、５の外セ
レーション突起と外筒１６のセレーション溝の互いの歯
面には遊び角αが設けられており、プロペラシャフトが
一定の低い回転力で回転しているときは同図に示すよう
に歯面の両側の隙間は同一であるため、プロペラシャフ
トからの回転力はドライブカム４、５から外筒１６へ双
方向の捩れを生ずることなく伝わり、ドライブカム４、
５からボール６〜９を介してドリブンカム１０〜１３へ
伝わり外筒１６へと伝達される。

【００３３】ドライブカム４、５に高トルクが加わる
と、ドライブカム４、５は円周方向へずれるがその際回
転変動が生ずると、ボールはさらにある程度ずれたとこ
ろまで移動し、その間に弾性部材の圧縮力とつり合った
所で停止し、そこで係止させられる。ドライブカム４、
５が回転しすぎたときはストッパの当接によりボール６
〜９がカム側面の凹面内から外れるということを防止す
ることができ、また、ドライブカム４、５にストッパ手
段を備えたことにより、専用のストッパ手段を設ける必
要がなくコストの低減に役立つ。

【００３４】図７では、中央がくり貫かれた複数の略環
状部材から成る摩擦部材１８が、弾性部材ケース１５と
カム手段４１、４２の間に設けられている。摩擦部材１
８は、センターシャフト３にスプライン係合が成されて
いる第１の複数の略環状部材１８ｂと外筒１６にセレー
ション係合が成されている第２の複数の略環状部材１８
ａとから成り、第１と第２の環状部材は交互に摩擦摺接
されている。

【００３５】弾性部材１４の軸方向押圧力により常時摩
擦係合することにより、カム手段４１、４２の伝達トル
クに対しバイパス的伝達作用を行うと共に、摩擦力によ
る回転トルク変動の吸収の補助的作用も行う。なおこの
摩擦機構は、必要に応じて増設でき、外径を増大させる
ことなく許容伝達トルク（及び吸収可能トルク域）を拡
大させる。

【００３６】摩擦機構１８に第１と第２の環状部材１８
ａ、１８ｂの摩擦力を越える高トルクの回転変動が加わ
ると、環状部材１８ａ、１８ｂは互いに滑り、摩擦機構
１８を通して伝達されていたセンターシャフト３からの
回転力は外筒１６へは伝達されなくなる。したがって、
高トルクの回転変動の中の一部のトルクは摩擦機構１８
によって吸収されたことになり、装置全体としてより一
層高トルクの回転変動入力に対応可能となる。

【００３７】図３においては、弾性部材ケース１５の円
筒部１５ａ、１５ｂの一端面にはオリフィス１５ｃが適
当数配設され、充填されたオイルにより油圧減衰機構を
構成する。円筒部１５ｂの底壁には、逆止弁１５ｄが配
され弾性部材ケース１５内へのオイルの急速復帰のみを
許容する。逆止弁１５ｄはリターン孔１５ｆの径内部に
装入されたチェックボール１５ｅから成る。この油圧減
衰機構は、弾性部材に重畳して作用し、所望の減衰特性
を得るのに役立つ。

【００３８】すなわち、図３に示すように、弾性部材ケ
ース１５の室外からのみオイルを流す逆止弁の作用を成
すチェックボール１５ｅが、円筒部１５ｂの底壁に設け
られているリターン孔１５ｆに備えられ、そのリターン
孔１５ｆは弾性部材ケース１５の室内外を連通してい
る。したがって、捩り振動を減衰させるときには、オリ
フィス１５ｃのみを通してオイルが流れ円筒部１５ｂは
ゆっくり摺動し、初期位置へ復帰するときには、オリフ
ィス１５ｃとチェックボール１５ｅの備えられている通
路の両方を通してオイルが流れるため、弾性部材１４の
付勢力によって円筒部１５ｂはすばやく摺動し、復帰時
間を短くすることができる。

【００３９】図７に示されるように、捩り特性可変手段
２２が弾性部材ケース１５の右端面とドリブンカム１２
の間にセレーションを介して外筒１６に対し軸方向へ摺
動可能にかつ円周方向には位置拘束されて保持されてい
る。ボール１９は外筒１６に保持されたボール支持部材
２０にその両側が当接すると共にセンターシャフト３を
外囲する保持部材２１’によって保持されている。ボー
ル支持部材２０のボール当接面２０ａは半径方向外方へ
互いに間隔が狭くなるテーパ状カム面を成す。

【００４０】そして回転時において、ボール１９に対し
て径方向に作用する遠心力は回転数の増大に比例して増
大し、このため高回転数領域においてはボール１９によ
ってボール支持部材２０を軸に平行する方向に押し広げ
る力が作用する。

【００４１】この時、図７に示すように、ボール支持部
材２０は押し広げられ、図示左側に配設された弾性部材
ケース１５を軸方向に押圧することになる。

【００４２】このため、回転の上昇に応じて弾性部材１
４（１４ａ、１４ｂ）のバネセット荷重が上昇されるこ
とになり、低回転数においては低い回転トルク変動でも
作動する緩衝機構が、高回転数領域においては、小さな
回転トルク変動では緩衝作用の作動が抑止される。

【００４３】図９には、捩れ角対捩れトルクの特性図に
ついて本発明の捩れ特性可変手段を備えた特性曲線が破
線で概念的にプロットされている。なお同図において実
線は捩れ特性可変手段を備えない本発明の捩れ角対捩れ
トルクの特性曲線のプロットである。

【００４４】トルク伝達機構のカム手段に関し、図８に
は、ボール６〜９に接するカム面（４ａ、５ａ等）の角
度を徐々に増大させたときの実施例の断面図が示されて
いる。

【００４５】図８のようになるカム面（４ａ、５ａ）に
おいては、捩れ角対捩れトルクの特性は図９に示すよう
になり、カム面の角度の変わる変化点ごとに捩れ角に対
する捩れトルクの比が増大していく。

【００４６】低トルクの回転変動では、軸方向における
カムの摺動量は小さいため弾性部材１４による捩り振動
の吸収は小さいが、高トルクの回転変動による捩り振動
の吸収は大きくなり、高トルク領域における捩り振動の
吸収における応答性を向上させることができる。

【００４７】そして図９には、前記した本発明の捩り特
性可変手段により回転数の増大に対応してバネセット荷
重が増大された捩れ特性が、一例として回転数２０００
ｒｐｍの場合について破線で示されている。この場合、
図示の如く、高回転数領域においては、弾性部材１４の
バネセット荷重が増大するため低い回転トルク変動に対
応する小さな捩れ角の領域（即ち、図９の破線の下部領
域）では緩衝装置は作動されない。

【００４８】なお、図１０に本発明のトルクカムダンパ
における捩り振動の減衰特性を概念的に示す。図示する
ように広帯域の周波数に対して減衰効果があり、本発明
は高トルクの捩り振動の吸収装置として有用である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトルクカ
ムダンパにおいては、弾性部材の両側にカム手段が備え
られるため、回転トルクをバランスよく伝達でき、また
本装置の外径寸法を大きくすることなく高トルクの捩り
振動を吸収することができる。

【００５０】また、本発明のトルクカムダンパにおいて
は、カム手段として駆動カムの両側にボールを配設しボ
ールの数が多いため、外径寸法を大きくすることなくさ
らに高トルクの捩り振動を吸収できる。（請求項３）

【００５１】そして、請求項４に記載のトルクカムダン
パにおいては、駆動カムの回転角を所定のところで係止
できるため、許容吸収トルク域を越えた回転トルクに対
して装置が保護されると共に、専用のストッパ手段を備
える必要がなくコストの低減に役立つ。

【００５２】さらに、本発明のトルクダンパにおいて
は、摩擦機構が備えられるため、外径寸法を大きくする
ことなく尚一層の高トルクの捩り振動を吸収することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であり図２のＡ−Ａ’断面図。

【図２】ボールの配置を示す径方向の概略構成図。

【図３】図１のＣ−Ｃ’線の横断面図であり、弾性部材
ケース内の弾性部材の配置を示す概略断面図。

【図４】車両の駆動系の斜視図。

【図５】本発明におけるカム手段の係合配列を示す図１
のＢ−Ｂ’断面図。

【図６】ストッパ手段が備えられたドライブカムの図１
におけるＤ−Ｄ’線の部分断面図。

【図７】摩擦機構が備えられたトルクカムダンパの実施
例。

【図８】本発明におけるトルクカム形状を示す説明図。

【図９】本発明における捩れ角対捩れトルクの特性図。

【図１０】本発明におけるかみ合い１次周波数対ギヤの
捩り振動レベルを示す図。

【符号の説明】

１ 本発明のトルクカムダンパ ２ 入力フランジ ３ センターシャフト ４、５ ドライブ（駆動）カム ６、７、８、９ ボール（回転体） １０、１１、１２、１３ ドリブン（被駆動）カム １４ 弾性部材 １５ 弾性部材ケース １６ 外筒 １７ｂ 出力フランジ １８ 摩擦機構 １９ ボール ２０ ボール支持部材 ２２ 捩り特性可変手段 ４１、４２ カム手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センターシャフトに加えられる回転トルク
   の変動をカム手段により軸方向の変動に変換することに
   より外筒への回転トルク変動の伝達を緩衝させるトルク
   カムダンパにおいて、 円周方向に関し互いに直接又は間接的に係合して軸方向
   に配列されたカム手段と、該カム手段を軸方向に付勢す
   る弾性部材とを有するトルク伝達機構が備えられ、該弾
   性部材の軸方向両側に該カム手段が配列されることを特
   徴とするトルクカムダンパ。
2. 【請求項２】前記トルク伝達機構において、前記カム手
   段は回転体を介して円周方向に関し互いに係合されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のトルクカムダン
   パ。
3. 【請求項３】前記カム手段が、駆動カム、回転体及び被
   駆動カムから成り、該駆動カムの軸方向両側にそれぞれ
   該回転体を介した該被駆動カムが円周方向に関し係合し
   て配列されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の
   トルクカムダンパ。
4. 【請求項４】前記駆動カムは前記センターシャフトと一
   体回転し前記外筒に対し所定角度内において相対回動可
   能に配され、該駆動カムと該外筒の間の相対回動を阻止
   するストッパを、駆動カムと外筒の間の該所定角度の遊
   び角をもって構成することを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載のトルクカムダンパ。
5. 【請求項５】前記センターシャフト及び外筒との間に前
   記カム手段と並列して作用する摩擦機構を介在させるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトルク
   カムダンパ。