JPH11210832A

JPH11210832A - ラバーダンパ装置

Info

Publication number: JPH11210832A
Application number: JP1437898A
Authority: JP
Inventors: Susumu Numajiri; 進沼尻
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ラバー部材に高耐熱性材料を用いて、且つ、
高温使用条件下でも安定したダンパ性能を得ることがで
きるラバーダンパ装置を提供する。【解決手段】ラバーダンパ装置のラバー部材６，８に
は、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を
主材料とするラバー材が用いられており、高耐熱性が確
保されている。ラバー部材６，８の材料的性質として
は、損失係数の温度依存性が５０℃の温度変化あたり１
５％以内の変化率となるべく設定されているので、高温
域での使用時にラバーダンパ装置の動特性が急激に変化
してしまうことなく、常に安定したダンパ性能が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転軸の捩り振
動を低減するためのラバーダンパ装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】この種のラバーダンパ装置として
は例えば、実公平６−２７８６４号公報に開示されたト
ーショナルダンパが知られている。この公知のトーショ
ナルダンパは、形状の異なる２種のダンパハブと、これ
らダンパハブにそれぞれ環状のラバー部材を介して装着
された２つの慣性リングとを有しており、各慣性リング
は固有振動数の異なる２つのダンパとして機能するよう
に設定されている。そして、これら２つのダンパのう
ち、固有振動数を高く設定した一方のダンパにおけるラ
バー部材には特に高耐熱性のエチレン−プロピレン−ジ
エンゴム（ＥＰＤＭ）が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公知のトーシ
ョナルダンパは、絶対的な高温条件下での使用に耐え得
る点で優れており、高温域の温度条件で使用される回転
軸、例えば内燃機関のクランク軸のラバーダンパ装置と
しても好適している。しかしながら、この種のラバーダ
ンパ装置にあっては、ラバー部材の耐熱性を確保するだ
けでなく、高温使用条件においてもラバー自身の材料的
性質が極端に変化しないことが要求される。例えば、高
温域でもラバー部材の減衰特性が極端に低下することな
く、常に安定したダンパ作用を発揮できること、また、
高温域でのラバー部材の機械的強度が充分に確保されて
おり、過大な歪みに耐え得ること等である。

【０００４】また、ラバーダンパ装置は、長期間に亘っ
て使用できる耐久性を有することも要求される。例えば
長期間の使用によってラバー部材のばね特性が大きく変
化することなく、制振性能が低下しないこと等である。
この発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その
目的とするところは、ラバー部材の材料的特性を適切に
設定することで耐熱性を確保できるだけでなく、使用温
度条件に関わらずダンパの動特性を安定化でき、また歪
みに対する充分な強度を有した、より耐久性の高いラバ
ーダンパ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め請求項１のラバーダンパ装置は、少なくともＥＰＤＭ
を含むラバー部材を用いており、そのラバー部材におけ
る損失係数の変化の温度依存性を５０℃あたり１５％以
内の変化率に設定したものとしている。すなわち請求項
１のラバーダンパ装置によれば、ラバー部材はＥＰＤＭ
だけのラバー材又はＥＰＤＭに他のラバー材を混合した
混合ラバー材料から構成されるので、高耐熱性が得られ
る。また、ラバー部材の損失係数の温度依存性が低く抑
えられるので、高温域でもラバー部材が過度に発熱して
しまうことはない。

【０００６】請求項２のラバーダンパ装置におけるラバ
ー部材の破断伸びは、１５０℃の温度条件にて４００％
以上６００％以下の範囲内にて設定されている。この場
合、高温域でのラバー部材の許容歪みが大きくなる。請
求項３のラバーダンパ装置におけるラバー部材は、ＥＰ
ＤＭにスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を混合した
混合ラバー材料からなり、混合ラバー材におけるＳＢＲ
の重量割合は５０％未満に設定されている。この場合、
ラバー部材はＥＰＤＭの耐熱性を確保できる一方、ＳＢ
Ｒが配合されている分、長期間の使用においてラバー部
材のばね定数の低下が抑えられる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、実施例のラバ
ーダンパ装置の断面図が示されている。このラバーダン
パ装置は、例えば内燃機関のクランク軸に適用するため
のものであり、ダンパハブ２に形成された複数のボルト
孔４を通じて、ボルト等により図示しないクランク軸の
端部に締結することができる。

【０００８】ダンパハブ２は、例えば鋳鉄やアルミ合金
鋳物から成形されており、その外形は略円板形状を有し
ている。この実施例の場合、ダンパハブ２の一方の面に
はラバー部材６，８を介して２つの慣性リング１０，１
２がそれぞれ装着されており、それ故、このラバーダン
パ装置はいわゆるダブルマスタイプとなっているが、こ
の発明のラバーダンパ装置を当該ダブルマスタイプに限
定するものではない。また、ダンパハブ２はその他の形
状、例えば公知のプーリダンパに適用される有底円筒形
状であってもよく、ダンパハブ２の形状も特に限定され
ていない。

【０００９】ラバー部材６，８は、少なくともＥＰＤＭ
を含むラバー材、つまり、ＥＰＤＭだけのラバー材又は
ＥＰＤＭと他の材質のラバー材（例えばＳＢＲ、ＮＲ、
ＮＢＲ等）とを混合した混合ラバー材から成形されてい
る。ラバーダンパ装置の成型時、このようなラバー部材
６，８は、ダンパハブ２に形成された複数の注入孔１
４，１６を通じてダンパパブ２と慣性リング１０，１２
との間に注入され、そして、加硫接着される。

【００１０】以下に説明する第１の実施例は、ラバー部
材６，８における損失係数の温度依存性に関するもので
ある。損失係数（損失正切，ロスファクタ）は、ラバー
ダンパ装置の動特性を示しており、具体的には、ラバー
部材６，８におけるラバー材料の動的ばね特性（損失係
数＝損失弾性係数／貯蔵弾性係数）から決定される。一
般的に、ラバーダンパ装置に使用されるラバー材料の性
質として、このような損失係数には温度依存性があり、
損失係数はラバー部材自身の温度上昇に伴って低下する
傾向にある。このような損失係数の温度依存性が高温域
でより顕著である場合、ラバー部材の温度が所定の許容
温度を超えたとき、損失係数の急激な落ち込みによって
慣性リングの振幅、つまり、ラバー歪みが急激に増加し
てしまう。このような状況にあっては、過大なラバー歪
みに起因してラバー部材からの発熱量が極端に大きくな
り、更にラバー部材の温度を上昇させてしまう。

【００１１】それ故、本発明の発明者は、ラバーダンパ
装置のラバー部材６，８には高耐熱性を有するＥＰＤＭ
を主な材料として使用する一方、上述した損失係数の温
度依存性に着目し、その変化率の最適範囲を適切に設定
することで、ラバー部材の発熱量の増加を抑えることが
できることを確認している。図２を参照すると、この実
施例のラバー部材６，８における損失係数の温度依存性
を表す曲線の一例が示されている。図２に示されるよう
に、ラバー部材６，８の損失係数は、ラバー温度の上昇
に伴って低下する傾向にある。ここで、ラバー温度が所
定の温度Ｔ₁からＴ₂まで（５０℃）上昇したとき、損失
係数が所定値η₁からη₂まで低下する場合の変化率は１
５％以内に設定されている。

【００１２】一方、図３は損失係数の温度依存性とラバ
ー温度上昇との関係を示しており、より詳しくは、横軸
は上述した５０℃の温度変化あたりの損失係数の変化率
の大きさを表し、縦軸はラバーダンパを所定時間使用し
たときのラバー部材の温度上昇（ΔＴ）の大きさを表し
ている。この図３からも明らかなように発明者の観測に
よれば、ラバー温度変化５０℃あたりの損失係数の変化
率が１５％以内である領域では、ラバー温度の上昇幅は
略一定しているが、損失係数の変化率が１５％を超える
領域では温度上昇幅は次第に増加していることが理解さ
れる。

【００１３】従って、ラバー部材６，８の損失係数の温
度依存性を５０℃あたり１５％以内の変化率に設定して
いれば、ラバーダンパ装置使用時にラバー温度が極端に
上昇してしまうことはない。次に、ラバー部材６，８の
機械的強度に関する第２の実施例について説明する。

【００１４】この種のラバーダンパ装置に使用されるラ
バー部材にあっては、耐熱性だけでなく、高温域での歪
みに対する充分な強度を有している必要がある。一般的
にラバー材料の機械的強度は破断伸びの大きさに依存す
るが、破断伸びの大きさには温度依存性があり、破断伸
びはラバー温度の上昇に伴って低下する傾向にある。こ
のため、比較的高温域で使用されるラバーダンパ装置で
は、高温域での強度が充分に大きくないラバー部材を使
用することはできない。

【００１５】それ故、本発明の発明者は、高温域でのラ
バー材の機械的性質を適切に設定することでラバー部材
の強度を充分に確保できることに着目し、具体的には、
ラバー温度１５０℃での破断伸びを４００％〜６００％
の範囲内にて設定すれば、ラバー部材の過大な歪みにも
充分耐え得ることを確認している。また、上述した第１
実施例と同様の理由から、ラバー部材６，８には高耐熱
性を有するＥＰＤＭを主な材料として使用している。

【００１６】図４を参照すると、上述した最適範囲内に
設定されたラバー部材６，８の破断伸びとラバー温度と
の関係が示されている。図４中実線で示される曲線は、
１５０℃での破断伸びが４００％に設定されたラバー材
の特性を表し、また、破線で示される曲線は、１５０℃
での破断伸びが６００％に設定されたラバー材の特性を
表している。これら２つの曲線は、ラバー材の破断伸び
に温度依存性があり、ラバー温度の上昇に伴って破断伸
びが次第に低下することを示している。

【００１７】一方、図５はラバー材の１５０℃での破断
伸びと許容歪みとの関係を示しており、図５からも明ら
かなように発明者の観測によれば、１５０℃での破断伸
びが４００％〜６００％の領域では、ラバー材の許容歪
みは所定値λ₁〜λ₂の比較的高いレベルにあることが確
認されている。従って、ラバー部材６，８の機械的性質
を１５０℃での破断伸びが４００％以上６００％以下の
範囲内に設定されていれば、ラバーダンパ装置の使用時
に過大なラバー歪みが発生してもラバー部材に損傷が生
じることはない。

【００１８】次に、ラバー部材６，８のばね特性に関す
る第３の実施例を説明する。一般的にＥＰＤＭはラバー
材としては耐熱性が高く熱劣化しにくい分、長期間に亘
ってラバー硬度が上昇しにくい性質を有している。この
ため、ラバー部材にＥＰＤＭだけのラバー材を使用して
いる場合、長期間の使用によってラバー部材が受ける剪
断歪みにより分子間の結合が切れてしまい、ラバー部材
のばね定数が極端に低下してしまうことがある。

【００１９】本発明の発明者は、ＥＰＤＭにその他のラ
バー、つまり、ＳＢＲを配合した混合ラバー材を使用す
れば、ＥＰＤＭ単独材に比べて混合ラバー部材の耐熱性
は僅かに下がるが、その分だけ熱劣化によるラバーの硬
化が得られることに着目し、ラバーの硬化によりばね定
数を増大させることで、ラバー材の剪断歪みによるばね
定数の低下を補償することとした。また、ラバー材に添
加されるカーボンとの関係では、ＳＢＲはポリマーとカ
ーボンとの結合がＥＰＤＭよりも強固である性質を有す
ることから、更にその分、ばね定数低下の抑制が見込め
る。

【００２０】図６は、ＥＰＤＭとＳＢＲの混合ラバー材
中、ＳＢＲの配合重量割合と耐久後におけるラバーダン
パ装置の固有振動数の変化率、つまり、新品時の固有振
動数に対する耐久後の固有振動数の変化率との関係を示
している。ここで問題とする固有振動数の変化は、実施
例のようなダブルマスタイプのラバーダンパ装置にあっ
ては、最も周波数の高い第３番目の共振ピークがエンジ
ンの常用回転数域にまで低下することを意味する。な
お、ラバーダンパ装置が例えばシングルマスタイプであ
れば、その固有振動数は第２番目の共振ピークにおける
固有振動数である。

【００２１】図６においてラバー部材のばね定数の低下
は、そのまま固有振動数の低下を示しており、発明者の
観測によれば、混合ラバー材中のＳＢＲの重量割合が３
０％であるとき固有振動数の変化率は０％であり、それ
故、３０％の重量割合が最も好適であることが確認され
ている。ただし、図６に示されるように、ＳＢＲの配合
重量割合が２０％〜４５％の領域では、固有振動数の変
化率は所定値−ａ₁〜ａ₂までの小さいレベル、つまり、
エンジンの常用回転数域にまで固有振動数が低下しない
変化率にあるので、実用上はこの領域でのＳＢＲの配合
重量割合が好適している。

【００２２】一方、図７はＳＢＲの配合重量割合と混合
ラバー材の耐熱温度との関係を示している。発明者の観
測によれば、上述した２０％〜４５％の領域では、耐熱
温度は所定温度Ｔ₃〜Ｔ₄までの高いレベルにあり、ＥＰ
ＤＭ材の高耐熱性を充分に維持できることが確認され
る。これに対し、ＳＢＲの配合重量割合が５０％を超え
ると、耐熱温度は急激に低下しており、その耐熱性はＳ
ＢＲの特性に近づくことが理解される。

【００２３】従って、ＥＰＤＭとＳＢＲの混合ラバー材
におけるＳＢＲの配合重量割合を５０％未満に設定すれ
ば、ラバー部材の耐熱性を充分に確保することができ、
更にその割合が２０％〜４５％の領域であれば、ラバー
ダンパ装置の固有振動数が極端に変化してしまうことは
ない。なお、上述した第２及び第３の実施例は、使用す
るＥＰＤＭ材をより高分子化することで好適に達成され
る。すなわち、分子量分布の高い材料を使用すること
で、上述した破断伸びの大きさや固有振動数の低下率抑
制を容易且つ好適に実現することができる。

【００２４】更に発明者は、ラバー材に添加するカーボ
ン粒子をより微細化することにより、分子間の結合状態
を良好にしてラバー材の伸びを向上したり、剪断歪みに
よる分子結合の破断を抑制して固有振動数の低下を効果
的に抑制できることを確認している。上述した第１の実
施例のラバーダンパ装置は、高温域でのダンパ動特性の
変化が安定しているので、例えば内燃機関のクランク軸
に発生する捩り振動に対して常に安定したダンパ性能が
発揮できる。

【００２５】また、第２の実施例の場合、例えばエンジ
ンのオーバランや、直列６気筒型エンジンのクランク軸
３次振動等によりラバー部材６，８に過大な歪みが発生
してもラバー部材６，８を損傷することがなく、高温域
での使用に充分耐えることができる。第３の実施例のラ
バーダンパ装置によれば、長期間に亘ってダンパ性能が
低下することがなく、車両に適用した場合、部品交換等
の手間が省ける。また、ラバー部材６，８にＥＰＤＭの
耐熱性を確保しつつ、ＳＢＲの特長として加硫接着性
や、ラバー材の注入作業性を向上することができる。特
に、この実施例のように複数の注入孔１４，１６を介し
て環状のラバー部材６，８を加硫接着する場合、注入過
程においてラバー分子相互の結合性がより良好となるの
で、上述したばね定数の低下をより効果的に抑えること
ができる。

【００２６】また、この発明は上述した各実施例に制約
されない。第３の実施例では、ＳＢＲの好適な重量割合
を２０％〜４５％の領域に設定しているが、特に実用上
問題がなければ、ＳＢＲの重量割合を５０％未満の上述
した領域外にて適宜に設定することはもちろん可能であ
る。また、この発明はエンジンのクランク軸のみなら
ず、動弁用カム軸、燃料噴射ポンプの駆動軸、その他の
捩り振動が発生する種々の回転軸におけるラバーダンパ
装置に広く適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のラバー
ダンパ装置によれば、そのラバー部材の損失係数の温度
依存性は高温域においても小さく安定しており、使用温
度条件に関わらず良好なダンピング性能を発揮すること
ができる。また、請求項２のラバーダンパ装置によれ
ば、高温使用にも耐え得る、より耐久強度の高いラバー
ダンパ装置が得られる。

【００２８】請求項３のラバーダンパ装置によれば、制
振性能を長期間に亘って維持することができる。また、
良好なラバーの加硫成型状態が得られ、品質の向上が図
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のラバーダンパ装置の部分断面図であ
る。

【図２】ラバー部材における損失係数の温度依存性を示
す曲線のグラフである。

【図３】損失係数の温度依存性に対するラバー温度上昇
を表すグラフである。

【図４】ラバー材の破断伸びの温度依存性を示す曲線の
グラフである。

【図５】破断伸びと許容歪みとの関係を表すグラフであ
る。

【図６】混合ラバー材におけるＳＢＲの配合重量割合と
耐久後における固有振動数の変化率との関係を表すグラ
フである。

【図７】ＳＢＲの配合重量割合とラバー耐熱温度との関
係を表すグラフである。

【符号の説明】

２ダンパハブ６，８ラバー部材１０，１２慣性リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に取り付けられ、この回転軸と一
体的に回転するダンパハブと、このダンパハブにラバー
部材を介して装着された慣性リングとを有したラバーダ
ンパ装置において、前記ラバー部材は少なくともエチレン−プロピレン−ジ
エンゴムを含むラバー材からなり、且つ、前記ラバー部
材における損失係数の温度依存性は５０℃あたり１５％
以内の変化率に設定されていることを特徴とするラバー
ダンパ装置。
【請求項２】前記ラバー部材の温度が１５０℃である
ときの前記ラバー部材の破断伸びは４００％以上６００
％以下の範囲内にて設定されていることを特徴とする請
求項１に記載のラバーダンパ装置。
【請求項３】前記ラバー部材はエチレン−プロピレン
−ジエンゴムとスチレン−ブタジエンゴムとの混合ラバ
ー材からなり、且つ、この混合ラバー材に含まれるスチ
レン−ブタジエンゴムの重量割合は５０％未満に設定さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のラバーダン
パ装置。