(57)【要約】【課題】弾性支持部材の高ばね部分と低ばね部分のばね比をより広い範囲でチューニングすることが可能なダイナミックダンパを提供する。【解決手段】一対の固定部材１の間に位置し回転軸の外側に距離を隔てて同軸的に配置される筒状の質量部材２の両軸端部に、軸方向内方へ凹んだ凹端面２３と該凹端面２３よりも軸方向外方に位置する凸端面２４を周方向において交互に設ける。質量部材２の各軸端部と各固定部材１とにそれぞれ連結されて質量部材２の両軸端部を剪断方向に弾性支持する一対のリング状の弾性支持部材３は、凸端面２４に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が目標とする特定値よりも高く設定された高ばね部分３１と、凹端面２３に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が前記特定値よりも低く設定された低ばね部分３２とが周方向において交互に配置されるように構成する。【選択図】　　　図１
2004092674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に距離を隔てて回転軸の外周面に取付けられる一対のリング状の固定部材と、一対の該固定部材の間に位置し前記回転軸の外側に距離を隔てて同軸的に配置される筒状の質量部材と、該質量部材の各軸端部と各前記固定部材とにそれぞれ連結されて前記質量部材の両軸端部を剪断方向に弾性支持する一対のリング状の弾性支持部材とを備えたダイナミックダンパにおいて、
前記質量部材の両軸端部には、軸方向内方へ凹んだ凹端面と該凹端面よりも軸方向外方に位置する凸端面が周方向において交互に設けられ、前記弾性支持部材は、前記凸端面に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が目標とする特定値よりも高く設定された高ばね部分と、前記凹端面に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が前記特定値よりも低く設定された低ばね部分とを有することを特徴とするダイナミックダンパ。
【請求項２】
前記質量部材の前記凹端面及び前記凸端面は、それぞれ軸対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のダイナミックダンパ。
【請求項３】
前記質量部材は、プレス成形で所定形状に形成した金属板を筒状に巻き、対向する両端部どうしを接合させて形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のダイナミックダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のドライブシャフト等の回転軸に取付けられて、その回転軸に生じる有害振動を抑制するダイナミックダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト等の回転軸には、その回転に伴って生じる回転アンバランスによる曲げ振動や捩じり振動等、本来発生しないのが望ましい有害振動を抑制するために、ダイナミックダンパが用いられている。このダイナミックダンパは、その固有振動数を励起される有害振動の卓越振動数に合わせることにより、回転軸の振動エネルギを共振によりダイナミックダンパの振動エネルギとして変換して吸収することでその機能を果すものである。
【０００３】
このようなダイナミックダンパとして、回転軸の外側に距離を隔てて同軸的に配置される筒状の金属製質量部材と、その質量部材の両軸端の外側に位置し回転軸の外周面に取付けられる一対のリング状のゴム製固定部材と、各固定部材と質量部材の各軸端部とにそれぞれ連結されて質量部材の両軸端部を剪断方向に弾性支持する一対のリング状のゴム製弾性支持部材とからなるものが知られている。このダイナミックダンパの固有振動数は、質量部材の質量と弾性支持部材の剪断方向のばね定数とによって基本的に決まる。
【０００４】
ところで、上記のようなダイナミックダンパの振動抑制効果は、ダイナミックダンパが取付けられる回転軸の共振周波数（固有振動数）とダイナミックダンパの共振周波数（固有振動数）とが一致した状態で最も大きくなり、それぞれの共振周波数がある小さい範囲を越えてずれてしまうと急激に小さくなる。
【０００５】
しかし、回転軸の共振周波数は、シャフト径やシャフト長さ等のばらつきによるばらつきがあるとともに、ダイナミックダンパの共振周波数は、ゴム弾性体のゴム硬度のばらつきや温度等の環境変化に伴う特性の変化によるばらつきがあるため、両者の共振周波数が完全に一致する状態に調整することは極めて困難であるばかりでなく、それらのばらつき全てを満足し得る範囲内で調整することも困難である。
【０００６】
そこで、本出願人は、図６及び図７に示すように、剪断方向におけるばね定数が目標とする特定値よりも高く設定された高ばね部分３１ａ、３１ａと前記特定値よりも低く設定された低ばね部分３２ａ、３２ａとが周方向において交互に配置されている一対の弾性支持部材３ａ、３ａを備えたダイナミックダンパを提案した（特開平９−８９０４７号公報）。このダイナミックダンパによれば、図８に示すように、回転軸の目標となる一つの共振周波数を跨ぐようにして複数の共振周波数が広範囲に設定されることから、回転軸やダイナミックダンパの共振周波数のばらつきによって生じる振動抑制効果の低減を最小限に抑制することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に開示されたようなダイナミックダンパの場合、弾性支持部材３ａ、３ａの高ばね部分３１ａ、３１ａ及び低ばね部分３２ａ、３２ａのばね定数は、それぞれの剪断自由長Ｌ３、Ｌ４により定められられることから、高ばね部分３１ａ、３１ａと低ばね部分３２ａ、３２ａのばね比のチューニングが可能である。しかし、そのばね比をより高くしようとすると、高ばね部分３１ａ、３１ａと低ばね部分３２ａ、３２ａの剪断自由長はどんどんと長くなり、それに伴って弾性支持部材３ａ、３ａ全体のばね定数は低下してしまう。そのため、目標のばね比は得られても、ダイナミックダンパの目標の共振周波数となるばね定数は得られなくなる。
【０００８】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、弾性支持部材の高ばね部分と低ばね部分のばね比をより広い範囲でチューニングすることが可能なダイナミックダンパを提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段、発明の作用及び効果】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、軸方向に距離を隔てて回転軸の外周面に取付けられる一対のリング状の固定部材と、一対の該固定部材の間に位置し前記回転軸の外側に距離を隔てて同軸的に配置される筒状の質量部材と、該質量部材の各軸端部と各前記固定部材とにそれぞれ連結されて前記質量部材の両軸端部を剪断方向に弾性支持する一対のリング状の弾性支持部材とを備えたダイナミックダンパにおいて、前記質量部材の両軸端部には、軸方向内方へ凹んだ凹端面と該凹端面よりも軸方向外方に位置する凸端面が周方向において交互に設けられ、前記弾性支持部材は、前記凸端面に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が目標とする特定値よりも高く設定された高ばね部分と、前記凹端面に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が前記特定値よりも低く設定された低ばね部分とを有するという構成を採用している。
【００１０】
なお、ここでの目標とする特定値とは、回転軸の目標となる共振周波数に対応して、質量部材の質量とゴム弾性部材のばね定数とによって決まるダイナミックダンパの共振周波数を設定する際のばね定数の値のことをいう。
【００１１】
本発明のダイナミックダンパでは、弾性支持部材の高ばね部分の一端が質量部材の凸端面に連結され、弾性支持部材の低ばね部分の一端が質量部材の凹端面に連結されていることから、低ばね部分の剪断自由長を高ばね部分の剪断自由長よりも十分に長くすることが可能となり、高ばね部分の剪断自由長をより短くすることも可能となる。これにより、弾性支持部材全体のばね定数が低下することなく、高ばね部分と低ばね部分のばね比をチューニングすることが可能となり、ばね比のチューニング範囲が拡大される。また、ダイナミックダンパの目標の共振周波数となる弾性支持部材全体のばね定数（目標とする特定値）のチューニング範囲も拡大される。
【００１２】
したがって、本発明のダイナミックダンパによれば、弾性支持部材の高ばね部分と低ばね部分のばね比をより広い範囲でチューニングすることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明における前記質量部材の前記凹端面及び前記凸端面が、それぞれ軸対称位置に配置されているという構成を採用している。
【００１４】
この手段によれば、弾性支持部材の高ばね部分と低ばね部分が周方向においてバランス良く配置されるため、それらのばね比のチューニングが容易になり、より良好な振動抑制効果を得ることが可能となる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明における前記質量部材が、プレス成形で所定形状に形成した金属板を筒状に巻き、対向する両端部どうしを接合させて形成されているという構成を採用している。
【００１６】
この手段によれば、その両軸端部に凹部と凸部を有する質量部材を、コストの上昇を抑制しつつ簡単に作製することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は本実施形態に係るダイナミックダンパの軸方向に沿う断面図であって図２のＩ−Ｉ線矢視断面図であり、図２はそのダイナミックダンパの軸方向から見た正面図である。
【００１９】
本実施形態のダイナミックダンパは、図１及び図２に示すように、回転軸の外周面に取付けられる一対のリング状の固定部材１、１と、円筒状に形成されてその両軸端部に凹端面２３、２３と凸端面２４、２４が周方向において交互に設けられた質量部材２と、質量部材２の各軸端部と各固定部材１、１とにそれぞれ連結され、高ばね部分３１、３１と低ばね部分３２、３２が周方向において交互に設けられた一対のリング状の弾性支持部材３、３とから構成されている。
【００２０】
固定部材１、１は、天然ゴム等のゴム材料でリング状に形成されている。この固定部材１、１は、、一対のものが使用され、ドライブシャフト等の回転軸の外周面に嵌挿されて軸方向に距離を隔てた状態に取付けられる。この固定部材１、１は、回転軸の外径よりも少し小さい内径をもち、回転軸に取付けられたときに回転軸の外周面に圧着するようにされている。なお、一方の固定部材１の外周面には、固定バンド（図示せず）が装着されるリング状の係止溝１１が形成されている。
【００２１】
質量部材２は、鉄系金属により円筒状に形成された質量体２１と、質量体２１の内周面及び外周面を被覆する被覆ゴム２２とからなる。この質量部材２は、回転軸の外径よりも所定寸法大きい内径をもち、一対の固定部材１、１の間に位置して回転軸の外側に距離を隔てた状態で同軸的に配置される。これにより、質量部材２は、径方向において回転軸との相対変位が可能とされている。質量部材２の両軸端部には、軸方向内方へ凹んだ２個の凹端面２３、２３と、凹端面２３、２３よりも軸方向外方に位置する２個の凸端面２４、２４が周方向において交互に設けられている。これら凹端面２３、２３及び凸端面２４、２４は、それぞれ軸対称となる位置に配置されている。
【００２２】
なお、ここで用いられる質量体２１は、プレス成形で所定形状に形成した金属板を筒状に巻き、対向する両端部どうしを接合させることにより形成されている。即ち、先ず、金属板材をプレス成形することにより、図３に示すような長方形の金属板２１ａを形成する。この金属板２１ａの長辺側の両端部には、内方へ凹んだ凹端面２３と、凹端面２３よりも軸方向外方に位置する凸端面２４が交互に設けられている。また、金属板２１ａの幅方向の中央部には、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２５、…が長手方向に沿って設けられている。
【００２３】
次に、その金属板２１ａの短辺側の両端面どうしが対向するように金属板２１ａを筒状に巻き、対向する両端部どうしを接合させる。なお、その際接合部に溶接等を用い強固に接合させてもよい。これにより、図４及び図５に示すような質量体２１が形成される。なお、このようにして作製された質量体２１の内周面及び外周面には、天然ゴム等のゴム材料を質量体２１と一体加硫成形することにより被覆ゴム２２が形成される。
【００２４】
弾性支持部材３、３は、図１及び図２に示すように、天然ゴム等のゴム材料で略中空円錐台形状のリング状に形成されており、その小径側が一方の固定部材１に連結されているとともに、その大径側が質量部材２の一方の軸端部に連結されている。この弾性支持部材３、３は、質量体２１と一体加硫成形することにより形成されており、その加硫成形時に、一対の固定部材１、１及び被覆ゴム２２も弾性支持部材３、３と一体に連結された状態で同時に形成される。
【００２５】
この弾性支持部材３、３は、質量部材２の凸端面２４、２４に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が目標とする特定値（ダイナミックダンパの目標の共振周波数となる弾性支持部材３、３全体のばね定数）よりも高く設定された２個の高ばね部分３１、３１と、質量部材２の凹端面２３、２３に一端が連結されて剪断方向におけるばね定数が前記特定値よりも低く設定された２個の低ばね部分３２、３２とを有する。これら高ばね部分３１、３１及び低ばね部分３２、３２は、周方向において交互に配置されている。
【００２６】
高ばね部分３１、３１は、質量部材２の凸端面２４、２４に一端が連結されてその剪断自由長Ｌ１が短くされていることにより、前記特定値よりも高い所定のばね定数に設定されている。また、低ばね部分３２、３２は、質量部材２の凹端面２３、２３に一端が連結されてその剪断自由長Ｌ２が長くされていることにより、前記特定値よりも低い所定のばね定数に設定されている。
【００２７】
以上のように構成された本実施形態のダイナミックダンパは、次のように使用される。まず、ダイナミックダンパを自動車のドライブシャフトに取付ける場合には、ドライブシャフトが車体に取付けられる前に、固定部材１、１の内孔を拡開してドライブシャフトの軸端からダイナミックダンパを嵌挿し、所定の位置にダイナミックダンパを配置する。そして、固定部材１の係止溝１１内に固定バンドが装着されることによりダイナミックダンパのドライブシャフトへの取付けが完了する。
【００２８】
そして、ドライブシャフトの回転に伴って有害な振動が励起されると、その有害振動の振動数に固有振動数を適合させたダイナミックダンパの質量部材２が弾性支持部材３、３の剪断変形を介して共振することにより、ドライブシャフトの振動エネルギが吸収され、励起された有害振動は抑制される。この場合、ダイナミックダンパの共振周波数は、ドライブシャフトの目標となる一つの共振周波数を跨ぐようにして複数の共振周波数を有するように広範囲に設定されているため、ドライブシャフト及びダイナミックダンパの共振周波数に多少のばらつきが生じていても、ドライブシャフトの共振周波数とダイナミックダンパの共振周波数とがばらつき等によって大きくずれてしまう可能性は少ない。したがって、ドライブシャフトの共振周波数とダイナミックダンパの共振周波数とが一致した状態となり、ダイナミックダンパの最大限の振動抑制効果を発揮できる状態が確保される。
【００２９】
以上のように、本実施形態のダイナミックダンパは、回転軸の目標となる一つの共振周波数を跨ぐようにして複数の共振周波数が広範囲に設定されているため、回転軸やダイナミックダンパの共振周波数のばらつきによって生じる振動抑制効果の低減を最小限にすることができる。
【００３０】
そして、本実施形態のダイナミックダンパは、弾性支持部材３、３の高ばね部分３１、３１の一端が質量部材２の凸端面２４、２４に連結され、弾性支持部材３、３の低ばね部分３２、３２の一端が質量部材２の凹端面２３、２３に連結されていることから、低ばね部分３２、３２の剪断自由長Ｌ２を高ばね部分３１、３１の剪断自由長Ｌ１よりも十分に長くすることが可能となり、高ばね部分３１、３１の剪断自由長Ｌ１をより短くすることも可能となる。これにより、弾性支持部材３、３全体のばね定数が低下することなく、高ばね部分３１、３１と低ばね部分３２、３２のばね比をチューニングすることが可能となり、ばね比のチューニング範囲が拡大される。また、ダイナミックダンパの目標の共振周波数となる弾性支持部材３、３全体のばね定数（目標とする特定値）のチューニング範囲も拡大される。したがって、本実施形態のダイナミックダンパによれば、弾性支持部材３、３の高ばね部分３１、３１と低ばね部分３２、３２のばね比をより広い範囲でチューニングすることができる。
【００３１】
また、本実施形態における質量部材２の凹端面２３、２３及び凸端面２４、２４は、それぞれ軸対称位置に配置されていることから、弾性支持部材３、３の高ばね部分３１、３１と低ばね部分３２、３２が周方向においてバランス良く配置されるため、それらのばね比のチューニングが容易になり、より良好な振動抑制効果を得ることが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態における質量部材２の質量体２１は、プレス成形で所定形状に形成した金属板２１ａを筒状に巻き、対向する両端部どうしを接合させて形成されていることから、その両軸端部に凹部２３、２３と凸部２４、２４を有する質量体２１を、コストの上昇を抑制しつつ簡単に作製することができる。なお、この質量体２１は、例えば鍛造等の従来より採用されている他の方法で作製することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダイナミックダンパの軸方向に沿う断面図であって図２のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るダイナミックダンパの軸方向から見た正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る質量部材の展開図である。
【図４】本発明の実施形態に係る質量部材の軸方向から見た正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る質量部材の図４において矢印ａ方向から見た側面図である。
【図６】従来のダイナミックダンパの軸方向に沿う断面図であって図７のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】従来のダイナミックダンパの軸方向から見た正面図である。
【図８】従来のダイナミックダンパの質量部材の加速度レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…固定部材　　　２…質量部材　　　　　　３、３ａ…弾性支持部材
１１…係止溝　　　　　　２１…質量体　　　　　　２１ａ…金属板
２２…ゴム被覆部　　　　　　２３…凹端面　　　２４…凸端面
２５…貫通孔　　　　　　３１、３１ａ…高ばね部分
３２、３２ａ…低ばね部分　　　Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…剪断自由
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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