(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと、このハブに同心的に近接配置されたプーリの径方向対向面間に、ラジアルベアリングが摺動可能な状態で介在され、前記ハブに設けたフランジと前記プーリの軸方向対向面間に、第一のスラストベアリングが摺動可能な状態で介在され、前記プーリから見て前記フランジと軸方向反対側に弾性体が配置され、この弾性体と前記プーリの軸方向対向面間に、第二のスラストベアリングが摺動可能な状態で介在され、前記弾性体が、捩り方向へ剪断変形可能であって、ホルダを介して前記ハブに嵌着され、軸方向付勢力によって前記第一のスラストベアリング及び前記第二のスラストベアリングの摺動面に摩擦力を付与することを特徴とするトルク変動吸収ダンパ。
【請求項２】
第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングとラジアルベアリングの滑りトルクの和がプーリとベルト間の滑りトルクより小さく設定されたことを特徴とする請求項１に記載のトルク変動吸収ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の回転駆動装置の出力軸から、他の回転機器へトルクを伝達するプーリに、伝達トルクの変動を吸収する機構を設けたトルク変動吸収ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関で発生する駆動力の一部は、クランクシャフトの先端に設けられたプーリから、これに巻き掛けられたベルトを介して例えばオルタネータやウォーターポンプ等の補器に与えられるが、クランクシャフトは内燃機関の各行程によるトルク変動を伴って回転されるので、前記プーリには、トルク変動を吸収して伝達トルクの平滑化を図るためのトルク変動吸収機構が設けられる。図３は、このようなトルク変動吸収ダンパの典型的な従来技術を示すものである。
【０００３】
すなわち、この種のトルク変動吸収ダンパは、自動車用内燃機関のクランクシャフトの軸端に取り付けられて一体に回転するハブ１００と、このハブ１００に取り付けられたダイナミックダンパ部１１０及びフレキシブルカップリング部１２０を備える。
【０００４】
ダイナミックダンパ部１１０は、ハブ１００の外筒部１０１と、その外周に配置した環状質量体１１２の間に、第一の弾性体１１１を圧入した構造を有する。また、カップリング部１２０は、環状質量体１１２の外周にラジアルベアリング１２３を介して支持されたプーリ１２１と、このプーリ１２１からハブ１００の背面側（図３における右側）を内径方向へ向けて延在された内向きフランジ部１２１ａとハブ１００の外筒部１０１の間に介在されたスラストベアリング１２２と、プーリ１２１の内向きフランジ部１２１ａの内径からハブ１００の外筒部１０１の内周側へ延びるスリーブ部１２１ｂの間に介在されたラジアルベアリング１２３と、ハブ１００の内筒部１０２の外周面に嵌着されたスリーブ１０３と前記プーリ１２１のスリーブ部１２１ｂとの間に加硫接着された第二の弾性体１２４とからなる。
【０００５】
すなわち、この種のトルク変動吸収ダンパは、クランクシャフトからハブ１００へ入力されたトルクを、フレキシブルカップリング部１２０において、第二の弾性体１２４の捩り方向剪断変形作用によってトルク変動を吸収しながらプーリ１２１へ伝達すると共に、第一の弾性体１１１及び環状質量体１１２で構成されるばね−質量系からなるダイナミックダンパ部１１０が、クランクシャフトの共振周波数域で捩り方向へ共振することによって、クランクシャフトの共振を動的吸収する制振機能を発揮するものである（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２６０５６６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のトルク変動吸収ダンパは、内燃機関を起動し、あるいは停止する際に、クランクシャフトの回転数の変化に伴うトルク変動の周波数の変化が、フレキシブルカップリング部１２０の共振点を通過することから、このときのトルク変動の増大によって大きく振れ回るプーリ１２１と、これに巻き掛けられた不図示のベルトとの間に滑りを生じる問題がある。そしてこのようなベルトスリップを生じると、「ベルト鳴き」と呼ばれる異音が発生するばかりか、ベルトの耐久性を低下させ、走行に支障を来たすなどの懸念がある。
【０００８】
また、フレキシブルカップリング部１２０における第二の弾性体１２４の捩り方向ばね定数を低くすることで、内燃機関の常用回転域内でのトルク変動吸収性能を向上させることは可能であるが、この場合、第二の弾性体１２４の耐久性が低下して破損しやすくなってしまう。したがって、第二の弾性体１２４の捩り方向の過大変形を防止するために、ハブ１００とプーリ１２１の円周方向相対変位量を制限するための、ピンと孔の遊嵌構造等によるストッパ機構１２５を設ける必要があり、構造が複雑化してコスト高となる問題もあった。
【０００９】
また、フレキシブルカップリング部１２０の共振域などにおいてストッパ機構１２５によってハブ１００とプーリ１２１の円周方向相対変位が規制された状態では、円周方向相対変位が規制されていないフリー状態とは特性が異なるものとなってしまう。
【００１０】
しかも第二の弾性体１２４の捩り方向ばね定数を低くすることでは、内燃機関を起動し、あるいは停止する際のトルク変動の周波数の変化が、フレキシブルカップリング部１２０の共振点を通過するのを避けることはできず、すなわちフレキシブルカップリング部１２０の共振点が低周波数側へ移動するだけであるから、ベルトスリップを有効に防止する根本的な対策とはならないものであった。
【００１１】
さらに、従来のトルク変動吸収ダンパに、不図示のワンウェイクラッチを組み込むことで、トルク変動の周波数の変化がフレキシブルカップリング部１２０の共振点を通過する際の急激なトルク変動の増大をキャンセル可能とすることも考えられるが、この場合も構造が複雑化してコストが高くなってしまう問題がある。
【００１２】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、トルクを、その変動を吸収しながら伝達可能であって、しかもベルトスリップの発生を防止可能なトルク変動吸収ダンパを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、ハブと、このハブに同心的に近接配置されたプーリの径方向対向面間に、ラジアルベアリングが摺動可能な状態で介在され、前記ハブに設けたフランジと前記プーリの軸方向対向面間に、第一のスラストベアリングが摺動可能な状態で介在され、前記プーリから見て前記フランジと軸方向反対側に弾性体が配置され、この弾性体と前記プーリの軸方向対向面間に、第二のスラストベアリングが摺動可能な状態で介在され、前記弾性体が、捩り方向へ剪断変形可能であって、ホルダを介して前記ハブに嵌着され、軸方向付勢力によって前記第一のスラストベアリング及び前記第二のスラストベアリングの摺動面に摩擦力を付与することを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成において、プーリはハブにラジアルベアリングと第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングを介して軸方向及び径方向に対して拘束されると共に相対回転可能な状態に支持されている。通常の入力トルクは、第一のスラストベアリング、第二のスラストベアリング及びラジアルベアリングの摩擦力によってハブとプーリ間で伝達されると共に、通常のトルク変動は、弾性体の捩り方向の変形によって吸収され、入力されるトルク変動が、弾性体の軸方向付勢力によって第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングに付与された摩擦力による滑りトルクと、ラジアルベアリングの滑りトルクの和を上回った場合には、第一のスラストベアリング、第二のスラストベアリング及びラジアルベアリングに滑りを生じる。
【００１５】
請求項２の発明に係るトルク変動吸収ダンパは、請求項１に記載された構成において、第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングとラジアルベアリングの滑りトルクの和がプーリとベルト間の滑りトルクより小さく設定されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るトルク変動吸収ダンパによれば、通常は第一のスラストベアリング、第二のスラストベアリング及びラジアルベアリングの摩擦力によってハブとプーリ間のトルク伝達が行われ、入力されるトルク変動が、弾性体の軸方向付勢力によって第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングに付与された摩擦力（滑りトルク）と、ラジアルベアリングの滑りトルクとの和を上回ると、第一のスラストベアリング、第二のスラストベアリング及びラジアルベアリングに滑りを生じてクーロン減衰によりプーリの回転を平滑化するものであるため、ハブとプーリの捩れ方向相対変位を規制するための手段が不要であり、しかもトルク変動の増大による弾性体の破損を防止することができる。また、ハブに対するホルダの嵌着位置によって弾性体の付勢力、ひいては第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングの摺動面の摩擦力の設定を容易に行うことができる。
【００１８】
また、第一のスラストベアリング及び第二のスラストベアリングとラジアルベアリングの滑りトルクの和をプーリとベルト間の滑りトルクより小さく設定しておけば、大きなトルク変動の入力時には第一のスラストベアリング、第二のスラストベアリング及びラジアルベアリングに滑りを生じることによって、ベルトスリップや、これによる「ベルト鳴き」の発生及びベルトの耐久性低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。
【図２】本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す組み立て前の状態の断面図である。
【図３】従来の技術によるトルク変動吸収ダンパの一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るトルク変動吸収ダンパの好ましい実施の形態について図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる「正面側」とは、図における左側、すなわち車両のフロント側のことであり、「背面側」とは、図における右側、すなわち図示されていない内燃機関が存在する側のことである。
【００２２】
参照符号１は、自動車の内燃機関のクランクシャフト（不図示）の軸端に取り付けられるハブである。このハブ１は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、クランクシャフトに固定される内筒部１１と、その正面側の端部から外径側へ展開する中間部１２と、その外径端部から背面側へ延びる外筒部１３と、さらにその正面側の端部から外径方向へ延びる外径フランジ１４を有する。なお、参照符号１１ａは、内筒部１１の内周の軸孔に形成されたキー溝であり、外径フランジ１４は、請求項１に記載された「ハブに設けたフランジ」に相当するものである。
【００２３】
ハブ１の外周側には、プーリ２が同心的に近接配置されている。このプーリ２は、金属材料の鋳造等により製作されたものであって、外周面にポリＶ溝２１ａが形成されたプーリ本体２１と、その内周から内径方向へ延びてハブ１の外径フランジ１４に背面側から軸方向に対向する被支持フランジ部２２と、さらにこの被支持フランジ部２２の内周端部から背面側へ向けて延びてハブ１の外筒部１３の外周面と径方向に対向する被支持筒部２３とからなる。ポリＶ溝２１ａが形成されたプーリ本体２１の外周面には、不図示のベルトが巻き掛けられるようになっている。
【００２４】
ハブ１の外筒部１３の外周面１３ａと、これに外周側から径方向に対向するプーリ２の被支持筒部２３の内周面２３ａとの間には、ラジアルベアリング３が摺動可能な状態で介在している。なお、外周面１３ａ及び内周面２３ａは、請求項１に記載された「径方向対向面」に相当するものである。このラジアルベアリング３は摺動性及び耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の合成樹脂材料からなるものであって、円筒状に成形されており、すなわちプーリ２は、ラジアルベアリング３を介して、ハブ１の外筒部１３に相対回転可能な状態で径方向に支持されている。
【００２５】
ハブ１の外径フランジ１４の背面側の端面１４ａと、この面１４ａに背面側から軸方向に対向する被支持フランジ部２２の正面側の端面２２ａの間には、第一のスラストベアリング４が摺動可能な状態で介在している。なお、端面１４ａ，２２ａは、請求項１に記載された「前記ハブに設けたフランジと前記プーリの軸方向対向面」に相当するものである。この第一のスラストベアリング４は摺動性及び耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ等の合成樹脂材料合成樹脂材料からなるものであって、平ワッシャ状に成形されている。
【００２６】
プーリ２の被支持フランジ部２２から見てハブ１の外径フランジ１４と軸方向反対側、すなわち前記被支持フランジ部２２の背面側には弾性体５が配置されている。この弾性体５は、ハブ１の外筒部１３の内周面に圧入・嵌着された嵌着筒部５１ａ及びその背面側の端部からハブ１の外径フランジ１４の背面側の空間へ向けて径方向へ展開する円盤部５１ｂからなる金属製のホルダ５１と、このホルダ５１における前記円盤部５１ｂの正面側にあってプーリ２の被支持フランジ部２２と軸方向に対向する平ワッシャ状のリテーナ５２と、このリテーナ５２とホルダ５１の円盤部５１ｂの間に一体に設けられた弾性体本体５３からなる。また、弾性体本体５３は、耐熱性、耐寒性及び機械的強度に優れたゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる。
【００２７】
すなわち弾性体５は、不図示の金型内にホルダ５１及びリテーナ５２を同心的にセットし、このホルダ５１とリテーナ５２の間に前記金型の型締めによって画成される環状のキャビティに、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、弾性体本体５３を前記ホルダ５１及びリテーナ５２に一体に加硫成形（加硫接着）したものである。
【００２８】
弾性体５のリテーナ５２の正面側の端面５２ａと、これに対向するプーリ２の被支持フランジ部２２の背面側の端面２２ｂの間には、第二のスラストベアリング６が摺動可能な状態で介在している。なお、端面５２ａ，２２ｂは、請求項１に記載された「弾性体と前記プーリの軸方向対向面」に相当するものである。この第二のスラストベアリング６は摺動性及び耐摩耗性に優れたＰＴＦＥ等の合成樹脂材料からなるものであって、平ワッシャ状に成形されている。
【００２９】
弾性体５の弾性体本体５３は、図１に示す組立状態での軸方向長さＬ１が、図２に示す組み立て前の状態での軸方向長さＬ０よりも短くなっており、すなわち弾性体５における弾性体本体５３が予圧縮されることによってその反力としての軸方向付勢力が与えられており、この軸方向付勢力によって、リテーナ５２が第二のスラストベアリング６に圧接している。このため、第二のスラストベアリング６、プーリ２の被支持フランジ部２２、及び第一のスラストベアリング４がハブ１の外径フランジ１４へ向けて押し付けられ、これによって、第一のスラストベアリング４及び第二のスラストベアリング６の摺動面に所定の摩擦力が付与されている。
【００３０】
また、弾性体５の付勢力によって付与された第一のスラストベアリング４及び第二のスラストベアリング６の滑りトルクと、ラジアルベアリング３の滑りトルクの和は、常用回転時からハブ１からプーリ２へ伝達すべき通常のトルクよりも大きく、ポリＶ溝２１ａが形成されたプーリ本体２１の外周面と、これに巻き掛けられる不図示のベルトとの滑りトルクよりも小さく設定されている。
【００３１】
なお、ラジアルベアリング３と第一のスラストベアリング４は一体的に互いに連続したものであっても良い。
【００３２】
以上の構成を備えるトルク変動吸収ダンパは、図２に示す状態から、ハブ１の外筒部１３の外周に、第一のスラストベアリング４、ラジアルベアリング３、プーリ２、第二のスラストベアリング６を挿入して、弾性体５におけるホルダ５１の嵌着筒部５１ａをハブ１の外筒部１３の内周面に圧入・嵌着することによって、図１に示す状態に組み立てられる。これによって、プーリ２は、ハブ１との相対回転が許容された状態で、このハブ１の外筒部１３の外周にラジアルベアリング３を介して径方向に拘束されると共に、ハブ１の外径フランジ１４の背面側に、弾性体５との間で第一のスラストベアリング４及び第二のスラストベアリング６を介して軸方向にクランプされた状態に拘束される。
【００３３】
また、上述の組み立てにおいて、ハブ１の外筒部１３の内周面に対するホルダ５１の嵌着筒部５１ａの軸方向圧入量によって、弾性体本体５３の圧縮量、言い換えれば弾性体本体５３の軸方向付勢力が決まるので、第一のスラストベアリング４及び第二のスラストベアリング６の摺動面の摩擦力による滑りトルクの設定を容易に行うことができる。
【００３４】
そしてこのトルク変動吸収ダンパは、ハブ１の内筒部１１が不図示のクランクシャフトの軸端に装着されることによって、このクランクシャフトと共に回転されるものである。クランクシャフトの常用回転時のトルクは、ハブ１から弾性体５、第一のスラストベアリング４、第二のスラストベアリング６及びラジアルベアリング３を介して、この第一のスラストベアリング４、第二のスラストベアリング６及びラジアルベアリング３の摩擦力によってプーリ２の被支持フランジ部２２へ伝達され、更に、プーリ２のプーリ本体２１に巻き掛けられたベルトを介して、冷却水循環ポンプや、オルタネータや、冷却ファン等の補機の回転軸に伝達される。
【００３５】
クランクシャフトは、内燃機関の駆動に起因するトルク変動を伴って回転されるので、これに取り付けられたハブ１には捩り方向の振動が入力されて振れ回りを生じることになる。そしてこのような常用回転域での通常のトルク変動は、弾性体５の弾性体本体５３が繰り返し捩り方向（円周方向）の剪断変形を受けることによって、トルク変動による運動エネルギが、弾性体本体５３の変形に伴い発生する内部摩擦により熱エネルギとして消費されるので、プーリ２の回転が平滑化され、すなわちプーリ２の振れ回りが抑制される。
【００３６】
ここで、入力される伝達トルクの変動が第一のスラストベアリング４及び第二のスラストベアリング６とラジアルベアリング３の滑りトルクの和を超えて増大した場合は、その時点で第一のスラストベアリング４、第二のスラストベアリング６及びラジアルベアリング３に滑りを生じるので、トルク変動による運動エネルギが熱エネルギとして消費されるクーロン減衰を生じて伝達トルクの変動が吸収され、このためプーリ２の回転が平滑化され、すなわちプーリ２の振れ回りが抑制される。そして、第二のスラストベアリング６の滑りによって、弾性体５の弾性体本体５３に加わる捩り方向（円周方向）の剪断変形も抑制されるため、弾性体本体５３の過大変形による破損や耐久性の低下が防止され、このためハブ１とプーリ２の捩れ方向相対変位を規制するための手段も不要となって、構造を簡素化することができる。
【００３７】
また、第一のスラストベアリング４及び第二のスラストベアリング６とラジアルベアリング３の滑りトルクの和が、プーリ２とベルトとの間の滑りトルクより小さく設定されているので、過大なトルク変動の入力時には第一のスラストベアリング４、第二のスラストベアリング６及びラジアルベアリング３に滑りを生じることによって、プーリ２の振れ回りが抑制されるので、回転数０から常用回転域までのすべての領域で、ベルトスリップやこれによる「ベルト鳴き」の発生及びベルトの耐久性低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ハブ
１３  外筒部
１４  外径フランジ（フランジ）
２  プーリ
２１  プーリ本体
２２  被支持フランジ部
２３  被支持筒部
３  ラジアルベアリング
４  第一のスラストベアリング
５  弾性体
５１  ホルダ
５２  リテーナ
５３  弾性体本体
６  第二のスラストベアリング
【図１】
0005800131.tif 000002
【図２】
0005800131.tif 000003
【図３】
0005800131.tif 000004