JPH06147271A - トルクカムダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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、油圧制
動によって捩り振動を吸収する装置を備えるものにあっ
ては、オイルの温度変化によって生じた内圧の変化を抑
止することのできるトルクカムダンパを提供する。 【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、該弾性部材に重ねて作用する油圧減衰機
構を備え、トルクカムダンパ内のオイルの内圧の変化を
抑止する中空な熱膨張吸収機構が、前記センターシャフ
ト内に設けられてい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
転トルクの変動を軸方向の変動に変換し、回転トルクの
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、油圧制動に
よって捩り振動を吸収する装置を備えるものにあって
は、オイルの温度変化によって生じた内圧の変化を抑止
することのでき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第１の弾性部材と、該弾性部材に
重ねて作用する油圧減衰機構を備え、該油圧減衰機構は
該弾性部材の伸縮に応動して容量が可変する該弾性部材
のケーシングによって構成され、さらに、トルクカムダ
ンパ内のオイルの内圧の変化を抑止する中空な熱膨張吸
収機構が、前記センターシャフト内に設けられ、該熱膨
張吸収機構にはピストンと、ピストンを圧縮する第２の
弾性部材とが備えられ、該熱膨張吸収機構は第２の弾性
部材の伸縮に応動して容積が可変す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】

【作用】油圧制動によって捩り振動を吸収する油圧減衰
機構を備えるものにあっては、温度変化によって生じる
オイルの内圧の変化を抑止するための中空な熱膨張吸収
機構がセンターシャフト内に設けられ、且つ、オイルの
内圧を一定にするための弾性部材が、熱膨張吸収機構の
一端にオイルと接するピストンに向けて付勢されている
ため、温度変化によるオイルの膨張を熱膨張吸収機構の
容積を小さくすることにより吸収し、オイルの内圧を一
定状態に保ち、油圧減衰機構への影響を無くすことがで
きる。

【００１０】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）

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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１４に重畳して作用し、所望の減衰
特性を得るのに役立つ。

【００２３】さらに、図１のセンターシャフト３の中心
孔内には、オイルの熱膨張吸収機構３０が片方からバネ
付勢されたピストン３１によって形成される。バネ３
２、３５は筒状のリテイナ３３、３４、３６によって保
持される。これにより、外筒１６内部に充填したオイル
の熱膨張を吸収する。外筒１６及び装置の各構成部材に
は必要に応じ、オイルの外部への漏出を防止するためシ
ール部材が配される。外筒１６の右端の出力フランジ１
７ｂには、オイル入口及び排出口がありプラグ１７ｄ、
１７ｄによって閉止される。

【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、スプライン嵌合
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、弾性部材ケース１５内のオイルを圧縮する方向に作
用し、油圧制動によってトルク変動は除々に減衰してい
くため、捩り振動は外筒１６へは伝達されずに油圧によ
っ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７に示す。

【００２９】そして、温度変化によってトルクカムダン
パ内のオイルが膨張し、バネ３２、３５の付勢力に抗す
る程の膨張力が加わったときは、ピストン３１はそのオ
イルの膨張力によって熱膨張吸収機構３０の容積を小さ
くする方向に摺動させられる。したがって、熱膨張吸収
機構３０によってオイルの膨張は吸収されたことにな
り、オイルの内圧を一定状態に保つことができ、油圧減
衰機構へ与える影響を無くすことができる。

【００３０】なお、本発明のトルクカムダンパには、回
転トルクの変動を軸方向の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、例えば回転トルクの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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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１４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、専門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。

【００３５】なお、図７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。

【００３６】

【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、温度変化によるオイルの容積の変
化を熱膨張吸収機構の容積を変えることにより吸収でき
るため、オイルの内圧を一定状態に保つことができ、油
圧減衰機構の特性に与える影響を無くすことが可能とな
りその効果は絶大である。

【００３７】また、請求項３に記載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。

【００３８】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。

【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】カム手段の係合配列を示す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】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（第１） １５ 弾性部材ケース １５ｃ オリフィス １５ｅ チェックボール １６ 外筒 １７ｂ 出力フランジ ３０ 熱膨張吸収機構 ３１ ピストン ３２、３５ バネ（第２の弾性部材） ４１、４２ カム手段

Claims (4)

【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
   る第１の弾性部材と、該弾性部材に重ねて作用する油圧
   減衰機構とを備え、該油圧減衰機構は該弾性部材の伸縮
   に応動して容量が可変する該弾性部材のケーシングによ
   って構成され、 さらに、トルクカムダンパ内のオイルの内圧の変化を抑
   止する中空な熱膨張吸収機構が、前記センターシャフト
   内に設けられ、該熱膨張吸収機構にはピストンと、ピス
   トンを圧縮する第２の弾性部材とが備えられ、該熱膨張
   吸収機構は第２の弾性部材の伸縮に応動して容積が可変
   す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。