JP2011252567A - ダンパプーリ - Google Patents

Abstract

【課題】オイルシールのシール性能が低下するのを防止することができるとともに、耐久性を向上させることができるダンパプーリを提供すること。
【解決手段】ダンパプーリ１６が、ボス部２１にハブ部２２を介して連接されたリム部２３の放射方向外周側に設けられ、放射方向外周面にベルト１７が巻回されるＶ溝２６ａを有する円筒状のダンパマス２６と、リム部２３とダンパマス２６との間に介装された円筒状の弾性体２７とを備え、オイルシール３４を介してチェーンカバー３３に回転自在に支持されて構成される。このダンパプーリ１６は、Ｖ溝２６ａが、ボス部２１の軸線方向長さの範囲内でボス部２１の放射方向外方に位置するようにダンパマスに形成され、オイルシール３４およびハブ部２２が、Ｖ溝２６ａの軸線方向の長さの範囲内に位置するようにボス部２１とチェーンカバー３３との間に介装される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダンパプーリに関し、特に、内燃機関のクランクシャフト等の回転軸に発生する振動を吸収減衰するダンパプーリに関する。

一般に、自動車等の車両の内燃機関からの駆動力の一部は、クランクシャフトの軸端に取付けられたプーリから動力伝達用のベルトを介して、例えば、ウォータポンプやエアコン用コンプレッサ等の補機に伝達される。

クランクシャフトには内燃機関のシリンダ毎の爆発力と慣性力とによる回転力が周期的に作用するため、クランクシャフトは、回転変動（トルク変動）を伴って回転される。このため、クランクシャフトの回転変動に起因する振動を低減するダンパの１つとして、クランクシャフトの回転動力を補機に伝達するプーリにダンパ機能を付加したダンパプーリが用いられている。

従来のこの種のダンパプーリとしては、図６に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。図６において、ダンパプーリ１は、内燃機関のクランクシャフト２の端部に取付けられている。

ダンパプーリ１は、クランクシャフト２の端部が挿通される筒状のボス部１Ａと、ボス部１Ａから放射方向外方に延在するハブ部１Ｂと、ハブ部１Ｂの放射方向外周端に設けられた円筒状のリム部１Ｃと、リム部１Ｃに弾性体３を介して取付けられたダンパマス６とを備えている。ダンパマス６の放射方向外周面にはプーリ溝６ａが形成されており、このプーリ溝６ａには図示しない動力伝達用のベルトが巻回されるようになっている。

また、ボス部１Ａは、オイルシール４を介してフロントカバー５の円状の開口からなる支持部５ａに回転自在に支持されており、このフロントカバー５は、シリンダブロック等の内燃機関の本体側に固定されている。このため、フロントカバー５内は、オイルシール４によって液密的にシールされる。

このような構成を有するダンパプーリ１にあっては、シリンダ毎の爆発力と慣性力とによる回転力が周期的に作用してクランクシャフト２に回転変動が発生したときに、ダンパマス６と弾性体３とからなる共振系が、ハブ部１Ｂを介して入力されるクランクシャフト２の捩り振動の振動変位に対して異なる位相角で共振することによって、クランクシャフト２の回転変動に起因する振動を低減することができる。

特開２００２−１３８８１１号公報

しかしながら、このような従来のダンパプーリ１にあっては、ボス部１Ａの軸線方向一端１ａがプーリ溝６ａの軸線方向中心部Ａに対してクランクシャフト２の軸線方向外方に離れているため、すなわち、ボス部１Ａの軸線方向一端１ａがプーリ溝６ａの軸線方向中心部Ａに対して偏心しているため、内燃機関の高負荷時等に動力伝達用のベルトの張力が大きくなった場合等に、ダンパプーリ１がクランクシャフト２の軸線方向に揺動してしまうことがあった。

すなわち、図６に示すように、ボス部１Ａの軸線方向一端１ａからプーリ溝６ａの軸線方向中心部Ａまでの距離をＬとし、動力伝達用のベルトの張力が加わる張力をＴとすると、ダンパプーリ１に加わる回転モーメントＭは、Ｌ×Ｔとなる。従来では、距離Ｌが大きくなるため、回転モーメントＭが大きくなってしまい、ダンパプーリ１がクランクシャフト２の軸線方向に揺動してしまう。

このため、ボス部１Ａとオイルシール４の接触面の緊迫力が低下してしまい、オイルシール性能が低下してしまった。また、ボス部１Ａの内周部とクランクシャフト２の端部の外周部との間で微小な相対往復滑り運動、すなわち、フレッティング運動が生じてしまい、ボス部１Ａの内周部とクランクシャフト２の端部外周面との接触面が磨耗してしまい、ダンパプーリ１の耐久性が悪化してしまった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、オイルシールのシール性能が低下するのを防止することができるとともに、耐久性を向上させることができるダンパプーリを提供することを目的とする。

本発明に係るダンパプーリは、上記目的を達成するため、（１）回転軸の端部に取付けられるボス部および前記ボス部の放射方向外周側に連接部を介して連接された円筒状のリム部を有するプーリ本体と、前記リム部の放射方向外周側に設けられ、放射方向外周面に動力伝達用のベルトが巻回される巻回部を有する円筒状のダンパマスと、前記リム部と前記ダンパマスとの間に介装された円筒状の弾性体とを備え、前記ボス部がオイルシールを介して支持部材に回転自在に支持されるダンパプーリであって、前記巻回部は、前記ボス部の軸線方向長さの範囲内で前記ボス部の放射方向外方に位置するように前記ダンパマスに形成され、前記オイルシールおよび前記連接部は、前記巻回部の軸線方向の長さの範囲内に位置するように前記ボス部と前記支持部材との間に介装されるものから構成されている。

このダンパプーリは、巻回部が、ボス部の軸線方向長さの範囲内でボス部の放射方向外方に位置するようにダンパマスに形成され、オイルシールおよび連接部が、巻回部の軸線方向の長さの範囲内に位置するようにボス部と支持部材との間に介装されるので、巻回部の軸線方向中心部とボス部の軸線方向端部との偏心量を少なくすることができる。

すなわち、ボス部の軸線方向端部から巻回部の軸線方向中心部までの距離をＬ１とし、ベルト１７に加わる張力をＴ１とすると、ダンパプーリに加わる回転モーメントＭ１は、Ｌ１×Ｔ１となる。

本発明では、距離Ｌ１を従来の距離Ｌよりも短くすることができるため、回転モーメントＭ１を従来よりも小さくすることができ、ダンパプーリが回転軸の軸線方向に揺動するのを抑制することができる。

このため、ボス部とオイルシールの接触面の緊迫力が低下するのを防止することができ、オイルシールのシール性能が低下するのを防止することができる。また、ボス部の内周部と回転軸の外周部との間でフレッティング運動が生じてしまうのを抑制することができ、ボス部の内周部と回転軸の端部外周面との接触面が磨耗するのを抑制して、ダンパプーリの耐久性を向上させることができる。

上記（１）に記載のダンパプーリにおいて、（２）前記回転軸が内燃機関のクランクシャフトからなるとともに、前記ボス部が前記内燃機関の車両の走行方向前側に位置するように前記支持部材に前記オイルシールを介して回転自在に支持され、前記巻回部を除いた前記ダンパマスの部位の放射方向外周面が前記巻回部の放射方向外周面よりも放射方向外方に位置し、前記巻回部が前記巻回部を除いた前記ダンパマスの部位に対して前記内燃機関側に位置するものから構成されている。

このダンパプーリは、巻回部を除いたダンパマスの部位の放射方向外周面が巻回部の放射方向外周面よりも放射方向外方に位置し、巻回部が巻回部を除いたダンパマスの部位に対して内燃機関側に位置するので、動力伝達用のベルトの外周面を、巻回部を除いたダンパマスの部位の放射方向外周面よりも放射方向内方に位置させることができる。

このため、車両の走行中に、例えば、路面から跳ね返った異物等を、巻回部を除いたダンパマスの部位に衝突させることができ、巻回部に巻回されるベルトに衝突させないようにすることができる。このため、ベルトを異物等から保護することができ、ベルトの耐久性を向上させることができる。

上記（２）に記載のダンパプーリにおいて、（３）前記巻回部を除いた前記ダンパマスの部位の放射方向外周面が、前記巻回部に巻回された前記ベルトの外周面よりも放射方向外方に位置するものから構成されている。

このダンパプーリは、巻回部を除いたダンパマスの部位の放射方向外周面が、巻回部に巻回されたベルトの外周面よりも放射方向外方に位置するので、動力伝達用のベルトの外周面を、巻回部を除いたダンパマスの部位の放射方向外周面よりも放射方向内方に確実に位置させることができる。

このため、車両の走行中に路面から跳ね返った異物等を、巻回部を除いたダンパマスの部位に衝突させて巻回部に巻回されるベルトにより一層衝突させないようにすることができる。このため、ベルトを異物等から保護することができ、ベルトの耐久性をより一層向上させることができる。

本発明によれば、オイルシールのシール性能が低下するのを防止することができるとともに、耐久性を向上させることができるダンパプーリを提供することができる。

本発明に係るダンパプーリの一実施の形態を示す図であり、ダンパプーリを備えたエンジンの正面図である。 本発明に係るダンパプーリの一実施の形態を示す図であり、ダンパプーリとエンジンの要部断面図である。 本発明に係るダンパプーリの一実施の形態を示す図であり、ダンパプーリの正面図である。 本発明に係るダンパプーリの一実施の形態を示す図であり、ダンパプーリの断面図である。 本発明に係るダンパプーリの一実施の形態を示す図であり、Ｖ溝の中心部からボス部の軸線方向端部までの距離と、ダンパプーリに加わる張力を示す図である。 従来のダンパプーリとエンジンの要部断面図である。

以下、本発明に係るダンパプーリの実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明に係るダンパプーリの一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関を構成するエンジン１１は、図示しない吸気カムや排気カム等を有するシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２を搭載し、図示しないピストンやクランクシャフト等を収納するシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の下部に設けられ、オイルが貯留されるオイルパン１４とを含んで構成されている。

シリンダブロック１３には回転軸としてのクランクシャフト１５が設けられており、このクランクシャフト１５は、シリンダブロック１３に設けられたピストンの上下運動を回転運動に変換するようになっている。

このクランクシャフト１５の端部にダンパプーリ１６が取付けられており、このダンパプーリ１６には動力伝達用の無端状のベルト１７が巻回されている。

このベルト１７は、シリンダブロック１３に取付けられる補機であるオルタネータ１８、ウォータポンプ１９およびエアコン用コンプレッサ２０等の入力軸１８Ａ、１９Ａ、２０Ａの端部に取付けられた従動プーリ１８Ｂ、１９Ｂ、２０Ｂに巻回されている。

すなわち、ダンパプーリ１６は、クランクシャフト１５の回転動力を、ベルト１７を介して従動プーリ１８Ｂ、１９Ｂ、２０Ｂに伝達することによって、オルタネータ１８、ウォータポンプ１９およびエアコン用コンプレッサ２０を駆動するようになっている。なお、ベルト１７の巻回形態は、オルタネータ１８、ウォータポンプ１９およびエアコン用コンプレッサ２０等の補機の設置数や配置関係によって適宜変更されるので、図示する形態のみに限定されるものではない。

図２〜図４に示すように、ダンパプーリ１６は、クランクシャフト１５の端部に取付けられるボス部２１およびボス部２１の放射方向外周側に連接部としてのハブ部２２を介して連接された円筒状のリム部２３を有するプーリ本体２４を備えている。なお、ハブ部２２は、開口２５を介してダンパプーリ１６の回転方向に等間隔に離隔して設けられている。なお、ハブ部２２は、等間隔ではなく、不等間隔に離隔して設けられていてもよい。

また、ダンパプーリ１６は、リム部２３の放射方向外周側に設けられた円筒状のダンパマス２６と、ダンパマス２６とリム部２３の間に介装された円筒状の弾性体２７とを備えている。

ダンパマス２６の放射方向外周面にはベルト１７が巻回される巻回部としてのＶ溝２６ａがダンパマス２６の軸線方向に沿ってＶ字状の山が連続して形成されており、このＶ溝２６ａにはベルト１７の内周面に形成されたＶ溝１７ａに嵌合している。このため、ベルト１７は、ダンパマス２６の軸線方向に対して位置ずれすることが防止される。なお、巻回部は、Ｖ溝２６ではなく、矩形状の山がダンパマス２６の軸線方向に沿って連続する溝から構成されていてもよい。

一方、クランクシャフト１５のクランクジャーナル１５ａは、シリンダブロック１３の下部の支持部１３ａおよび支持部１３ａにボルト２８によって締結されるベアリングキャップ２９によってシリンダブロック１３に回転自在に支持されている。また、支持部１３ａおよびベアリングキャップ２９とクランクジャーナル１５ａとの間にはベアリングメタル３０が介装されている。

また、クランクシャフト１５の端部外周面にはスリーブ３１が設けられており、このスリーブ３１の内周部には半月キー３１ａが形成されている。この半月キー３１ａは、クランクシャフト１５の端部外周面に形成された半月状の溝１５ｂに嵌合されており、スリーブ３１は、クランクシャフト１５の軸方向および回転方向に移動不能に取付けられてクランクシャフト１５と一体回転するようになっている。

また、スリーブ３１の端部にはスプロケット部３１ｂが形成されており、このスプロケット部３１ｂにはタイミングチェーン３２が嵌合している。このタイミングチェーン３２は、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトに設けられたスプロケット部に嵌合しており、クランクシャフト１５の回転を吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトに伝達するようになっている。

また、シリンダブロック１３の一方の面には支持部材としてのチェーンカバー３３が設けられており、このチェーンカバー３３とシリンダブロック１３の間にタイミングチェーン３２が設置されている。なお、このチェーンカバー３３は、内燃機関の一部を構成している。

チェーンカバー３３には円状の開口からなる支持部３３ａが形成されており、この支持部３３ａにはオイルシール３４を介してダンパプーリ１６のボス部２１が回転自在に支持されている。
なお、シリンダブロック１３とチェーンカバー３３の間にはタイミングチェーン３２やベアリングメタル３０等を潤滑するためのオイルが循環しており、オイルシール３４をボス部２１とチェーンカバー３３の支持部３３ａとの間に介装することにより、チェーンカバー３３の外部にオイルが漏出するのを防止することができる。

また、ボス部２１の内周面には半月キー２１ａが形成されており、この半月キー２１ａは、クランクシャフト１５の端部外周面に形成された半月状の溝１５ｃに嵌合されている。したがって、ボス部２１は、クランクシャフト１５の軸方向および回転方向に移動不能にクランクシャフト１５に取付けられてクランクシャフト１５と一体回転するようになっているため、ダンパプーリ１６は、クランクシャフト１５と一体回転する。
また、クランクシャフト１５の端部にはネジ溝１５ｄが形成されており、このネジ溝１５ｄにはボルト３５が螺合されるようになっている。

このボルト３５は、ワッシャ３６およびボス部２１を介してスリーブ３１の端部をクランクシャフト１５の段部１５ｅに押し付けるようにしてネジ溝１５ｄに螺合されており、ボス部２１およびスリーブ３１は、ボルト３５の締結力によってワッシャ３６およびクランクシャフト１５の段部１５ｅに挟持されるようにしてクランクシャフト１５に固定されている。

なお、スリーブ３１の外周部に、スリーブ３１に固定されたインナロータと、インナロータの外歯に噛合する内歯を備えたアウタロータとからなるオイルポンプ３７（仮想線で示す）を設けてもよく、スリーブ３１にスプロケット部を形成し、このスプロケット部にクランクシャフトの下方側に設置されたオイルポンプに連結されるタイミングチェーンを噛合するようにしてもよい。

図５に示すように、Ｖ溝２６ａは、ボス部２１の軸線方向長さＬ２の範囲内でボス部２１の放射方向外方に位置するようにダンパマス２６に形成されており、オイルシール３４およびハブ部２２は、Ｖ溝２６ａの軸線方向の長さＬ２の範囲内に位置するようにボス部２１と支持部３３ａとの間に介装されている。

また、Ｖ溝２６ａを除いたダンパマス２６の部位（以下、突出部２６ｂという）の放射方向外周面は、Ｖ溝２６ａの放射方向外周面よりも放射方向外方に位置しており、ダンパプーリ１６は、突出部２６ｂに対してＶ溝２６ａがチェーンカバー３３側に位置するようにしてクランクシャフト１５の端部に取付けられている。

また、本実施の形態のエンジン１１は、チェーンカバー３３が車両の走行方向前側に位置しており、ダンパプーリ１６は、車両の走行方向前側に設置されている。
また、突出部２６ｂの放射方向外周面は、Ｖ溝２６ａに巻回されたベルト１７の外周面よりも放射方向外方に位置している。すなわち、本実施の形態の突出部２６ｂは、Ｖ溝２６ａに対して車両の走行方向前側に設けられており、Ｖ溝２６ａは、突出部２６ｂとチェーンカバー３３の間に位置している。

次に、作用を説明する。
エンジン１１のシリンダ毎の爆発力と慣性力とによる回転力が周期的に作用してクランクシャフト１５に回転変動が発生すると、ダンパマス２６と弾性体２７とからなる共振系が、ハブ部２２を介して入力されるクランクシャフト１５の捩り振動の振動変位に対して異なる位相角で共振することによって、クランクシャフト１５の回転変動に起因する振動を低減することができる。

また、ボス部２１にはクランクシャフト１５の端部が挿通されることにより、ダンパプーリ１６がクランクシャフト１５の端部に取付けられており、ボス部２１の内周面とクランクシャフト１５の端部外周面との間には隙間が画成されている。
このため、エンジン１１の高負荷時等にベルト１７の張力が大きくなった場合に、クランクシャフト１５の回転変動に起因する振動がダンパプーリ１６に作用すると、ダンパプーリ１６がベルト１７の張力を受けてクランクシャフト１５の軸線方向に揺動してしまうおそれがある。

本実施の形態のダンパプーリ１６は、Ｖ溝２６ａを、ボス部２１の軸線方向長さＬ２の範囲内でボス部２１の放射方向外方に位置するようにダンパマス２６に形成し、オイルシール３４およびハブ部２２を、Ｖ溝２６ａの軸線方向の長さＬ２の範囲内に位置するようにボス部２１とチェーンカバー３３との間に介装したので、Ｖ溝２６ａの軸線方向中心部とボス部２１の軸線方向端部との偏心量を少なくすることができる。

すなわち、図５に示すように、ボス部２１の軸線方向端部２１ｂからＶ溝２６ａの軸線方向中心部までの距離をＬ１とし、ベルト１７に加わる張力をＴ１とすると、ダンパプーリ１６に加わる回転モーメントＭ１は、Ｌ１×Ｔ１となる。

本実施の形態では、距離Ｌ１を従来の距離Ｌよりも短くすることができるため、回転モーメントＭ１を従来よりも小さくすることができ、ダンパプーリ１６がクランクシャフト１５の軸線方向に揺動するのを抑制することができる。

このため、ボス部２１とオイルシール３４の接触面の緊迫力が低下するのを防止することができ、オイルシール３４のシール性能が低下するのを防止することができる。

また、ボス部２１の内周部とクランクシャフト１５の一端外周部との間で微小な相対往復滑り運動、すなわち、フレッティング運動が生じてしまうのを抑制することができ、ボス部２１の内周部とクランクシャフト１５の端部外周面の接触面が磨耗するのを抑制して、ダンパプーリ１６の耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、ダンパマス２６の突出部２６ｂの放射方向外周面を、Ｖ溝２６ａの放射方向外周面よりも放射方向外方に位置させ、Ｖ溝２６ａを、突出部２６ｂに対してエンジン１１側に位置させたので、ベルト１７の外周面を、突出部２６ｂの放射方向外周面よりも放射方向内方に位置させることができる。

このため、車両の走行中に、例えば、路面から跳ね返った異物等を、突出部２６ｂに衝突させることができ、Ｖ溝２６ａに巻回されるベルト１７に衝突させないようにすることができる。このため、ベルト１７を異物等から保護することができ、ベルト１７の耐久性を向上させることができる。

本実施の形態では、特に、突出部２６ｂの放射方向外周面を、Ｖ溝２６ａに巻回されたベルト１７の外周面よりも放射方向外方に位置させているので、ベルト１７の外周面を、突出部２６ｂの放射方向外周面よりも放射方向内方に確実に位置させることができ、ベルト１７を異物等から保護することができ、ベルト１７の耐久性をより一層向上させることができる。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上のように、本発明に係るダンパプーリは、オイルシールのシール性能が低下するのを防止することができるとともに、耐久性を向上させることができるという効果を有し、内燃機関のクランクシャフト等の回転軸に発生する振動を吸収減衰するダンパプーリ等として有用である。

１１ エンジン（内燃機関）
１５ クランクシャフト（回転軸）
１６ ダンパプーリ
１７ ベルト
２１ ボス部
２２ ハブ部（連接部）
２３ リム部
２４ プーリ本体
２６ ダンパマス
２６ａ Ｖ溝（巻回部）
２６ｂ 突出部（巻回部を除いたダンパマスの部位）
２７ 弾性体
３３ チェーンカバー（支持部材）
３４ オイルシール

Claims (3)

1. 回転軸の端部に取付けられるボス部および前記ボス部の放射方向外周側に連接部を介して連接された円筒状のリム部を有するプーリ本体と、前記リム部の放射方向外周側に設けられ、放射方向外周面に動力伝達用のベルトが巻回される巻回部を有する円筒状のダンパマスと、前記リム部と前記ダンパマスとの間に介装された円筒状の弾性体とを備え、前記ボス部がオイルシールを介して支持部材に回転自在に支持されるダンパプーリであって、
   前記巻回部は、前記ボス部の軸線方向長さの範囲内で前記ボス部の放射方向外方に位置するように前記ダンパマスに形成され、前記オイルシールおよび前記連接部は、前記巻回部の軸線方向の長さの範囲内に位置するように前記ボス部と前記支持部材との間に介装されることを特徴とするダンパプーリ。
2. 前記回転軸が内燃機関のクランクシャフトからなるとともに、前記ボス部が前記内燃機関の車両の走行方向前側に位置するように前記オイルシールを介して前記支持部材に回転自在に支持され、
   前記巻回部を除いた前記ダンパマスの部位の放射方向外周面が前記巻回部の放射方向外周面よりも放射方向外方に位置し、前記巻回部が前記巻回部を除いた前記ダンパマスの部位に対して前記内燃機関側に位置することを特徴とする請求項１に記載のダンパプーリ。
3. 前記巻回部を除いた前記ダンパマスの部位の放射方向外周面が、前記巻回部に巻回された前記ベルトの外周面よりも放射方向外方に位置することを特徴とする請求項２に記載のダンパプーリ。

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