JPS608528A - 捩り振動絶縁体カツプリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、捩り撮動絶縁体力ツノリングに関する。出力
軸が捩り撮動を実質的に持たないように、トルク入力軸
からトルク出力軸への捩り撮動の伝達を減少させるため
に絶縁体力ツノリングが用いられる。多くのいわゆる原
動機は、捩シ撮動を示さない。例えば、蒸気タービンは
、捩り撮動のほとんどないトルクを伝達する。電動モー
タのような他のトルク源もまた、実質的にトルク振動を
もたない。然しなから、他の原動機は、本来的に捩り振
動を発生する。例えば、内燃機関特にピストン型のエン
ジンは、このエンジンの固有の性質により実質的々捩り
振動を伝達する。即ち、各シリンダの点火即ち燃焼のス
トロークは、出力軸へ突然トルクを加え、出力軸は、通
常のクランクアームによりシリンダ内のピストンに結合
されている。

この形式の内燃機関により発生され又は伝達されるトル
クの滑らかさは、シリンダの数を増加させることにより
増大されうるけれども、使用しうるシリンダの数には実
際上の上限がある。ディーゼルサイクルとオツトーサイ
クルの内燃機関用の小さいエンジンユニットの出現と共
に、このエンジンの出力軸内の捩り撮動の問題が重大と
なる。

このエンジンにより動力を供給される車輪の駆動車輪へ
エンジンからトルクラ伝達することに加えて、エンジン
からのトルク出力は、交流電源、動力操縦ポンダ、動力
制御ユニット、及びその類似物のような補助装置を駆動
するために用いられる。エンジンの出力軸内の握り振動
は、決して除去できないけれども、エンジンにより駆動
される装置への減少させた捩り振動の伝達が、動力操縦
ボンデ、動力制動ユニット、及びその類似物のような装
置の性能に実質的な改善が生ずる。捩り振動を減少させ
るため、エンジンにより駆動される装置とエンジンのト
ルク出力との間に挿入される装置は、振動絶縁体として
知られている。掬動絶縁体は、捩り振動が絶縁体カップ
リングを越えて伝達きれないような方法で、又は仮に伝
達されても著しく減少された娠幅で伝達されるような方
法で作用し即ち機能する。振動絶縁体の費用は、絶縁体
の出力側から駆動される補助動装置の予期される寿命が
何倍にもなることにより埋め合されることが多い。

振動絶縁体は、表面上は内燃機関用の捩り撮動リングや
に類似しているけれども、著しく異なる方法又は態様で
作用する。捩り撮動リング４は、機械的捩り振動の形の
エネルギを熱の形のエネルギに変換する。エンジンの捩
り振動の振動数即ち周波数を１であると仮定する（この
説明の目的のため）と、この１の振動数が車輌の駆動軸
に伝達され、通常のダンパ慣性リング及び関連するエラ
ストマをそれらの固有共振撮動数に設定するように、ダ
ンパがこの１の撮動数に同調させられる。この振動数に
おいて、慣性リングの前後の撮動は、最大振幅であり、
従ってエラストマを最大量だけ捩り、従って内部摩擦に
よりエラストマ内に最大量の熱を発生する。それ故、こ
の形式のダンノ臂は。

１（この例では）の振動数で共振するように同調させら
れる。

エラストマリングを内設した捩り振動絶縁体カッシリン
グは、少くとも主として１機械的エネルギを熱エネルギ
に変換することを意図されていない。捩り振動絶縁体は
、その固有共（膜振動数で決して作動しないのが理想的
である。その代りに、絶縁体の作動の意図された範囲は
、去動絶縁体の固有共振撮数に対応するエンジン速度を
越えるものである。

先行技術には、幾分似ている弾力性カップリングが知ら
れている。例えば、マツクホワータに対して発行された
米国特許第２１口１６，１５４号は、トルク入力軸ｌに
キー止めされた複数の駆動円板９を示している。複数の
被駆動円板１０の各々は、複数の半径方向に延びるエラ
ストマ円板要素１１の間に軸線方向に挾まれている。被
駆動円板１０の外周は、円筒形トルク出力部材４にキー
止めされ、トルク出力部材４は、駆動ギヤ２に連結され
ている。マツクホワータ特許のカップリングは、その意
図した用途には明らかに作動しうるけれども、入力円板
９から単一のエラストマ・々ンド又は円８ｉ１１’に通
してトルク出力円板へトルクを伝達する。この配列と相
違して１本発明の構造に、入力トルク円板と出力トルク
円板との間に少くとも２つのエラストマ円板を用い、更
に入力トルク円８ｉヲ円筒形部材に連結し且つ出力トル
ク円板を円筒形部材に連結するために少くとも２つの追
カロのエラストマバンド又は部材を用いている。

このようなエラストマの大きい体積は、エラストマの歪
をより低い単位にすることを可能とする。

多くの適用において、を間の強制があり、この設計が、
与えられた絶縁体の大きさに対しゴムの体積をより大き
くすることを可能とする。本発明の配列は、カップリン
グを通して複数の経路の１つから他へトルクを伝達する
ことを可能ならしめる。

米国特許第２．５６１．８３０号においては、単一のト
ルク円板２３が、一対のエラストマ円板２７の間に挾ま
れ、エラストマ円板とトルク円板とが円筒形部材１５の
中に収容されている。

添付図面を参照して説明する。数字ｌＯは１本発明の振
動絶縁体を全体的に示す。数字１４は、原動機にＷ接に
連結されたトルク入力軸を指し、原動機は、本来的にそ
の出力トルクに捩り振動を発生させる内燃機関のような
ものである。数字１６は、トルク入力軸１４の回転軸線
を指す。数字１８は、軸線１６の周りに回転する出力軸
を指し、この出力軸は、入力軸１４に連結されたエンジ
ンにより動力を供給される補助動力装置、例えば動力制
動装置、動力操縦装置、交流電源又はその類似物に連結
されるようになっている。数字２０は、半径方向内側へ
延びるフランジを一端に有する円筒形部材を指す。両方
の部材２０と２２は環状に連続している。第２図に示さ
れている数字２４は、半径方向に延びるフランジ２２と
大きさ及び向きが同様の半径方向内側に竺びる有孔円板
の形の部材を指す。部材２４もまた、環状に連続してい
る。数字２６は、シリンダ即ち円筒形部材の右端（第１
図参照）に設けた典型的な環状かしめ材（ａｎｎｕｌａ
ｒ　５ｔａｋｅ　）　を指し、かし゛込材２６は、後述
するエラストマ要素に対向して有孔円板２４を保持して
いる。かしめの代りに溶接又はボルト締めのような他の
方法を用いてもよい。

数字３０Ｆｉ、出力トルク円８ｉ３２と平行で且つ同軸
心のトルク入力円板を指す。トルク入力円板３０は入力
トルク軸１４に連結され、他方出力トルク円板３２は出
力軸１８に連結されている。第１図と第２図には溶接さ
れたカップリングとして示されているけれども、種々の
従来のカップリングの倒れか１つを用いて軸１４と１８
ｔ−夫々の円１ｉｉ３０と３２に連結しうろことが理解
されよう。

数字３６は、トルク入力円板３０の左側（第２図）で半
径方向に延びるエラストマ円板を指し、他方数字３８は
、トルク入力円板β０の右側にある同様なエラストマ円
板を指す。数字４０は、エラストマ部材３６と３８の半
径方向最も外側の部分の間をほぼ軸線方向に延びる結合
部を指す。

第２図に示すように、はぼＵ字形の要素３６．３８％４
０が、絶縁体カップリングの軸線縦断面内に形成されて
いる。数字４４と４６は、３６と３８に類似のエラスト
マの円板を指し、エラストマ部材４４と４６が、それら
の最も外側の部分で一体的部分４８により一体的に結合
されている。

エラストマ要素４４．４６．４８もまた、その軸線縦断
面がＵ字形である。数字５２ｉｊ、形状が円板２４と同
様で且つエラストマ部材３８と４４の間に介在させた有
孔円板を指す。数字５６は、フランジ要素２２の軸線方
向段も内側の表面と接触するエラストマ部材３６の正面
に設けた複数のポケット又は凹所の何れか１つを指す。

同様に、数字５８，６０．６２Ｆｉ、境界面ＫＭ触する
エラストマ表面に設けた類似の凹所又はポケットヲ指す
。

実際には、中間部分即ち結合部４０と４８に、エラスト
マ内の応力分布をよシ均一にするために半径方向に延び
る部分３６．３８．４４．４６より厚く形成されるのが
よい。この技術分野において、応力分布をより均一にす
るためにテーパ形の類似のエラストマ部材が採用されて
きた。然しなから、このような設計は、エラストマの遠
心力荷重について計算しておらず、且つ製造するのが困
難となる。

要素２０．２２．２４．３０．３２と５２は、鉄又は鋼
のような剛性材料製であるのが好ましい。

円板５２は、該円板の半径方向最も外側の部分で保持器
即ち円筒形部拐２０に固く取付けられることができる。

然しなから、このような構造にすれば、絶縁体カップリ
ングを組立てるコストが増大する。

マツクガバーンに対し発行され、本出願人に対し譲渡さ
れた米国特許第５．４４０．８９９号に示されているよ
うに、凹所５６，５８．６０と６２は、マツクカノ９−
ン特許に記載された種類のシリコン緩衝液で満される。

第１図に示すように、第２図に示されている諸要素は、
環状に連続している。判径方向に延びるエラストマ一部
分３６．３８．４４と４６は、軸線方向に圧縮され、半
径方向に延びるフランジ要素２２と２４により軸線方向
に圧搾されている。

運転中、軸１４により伝達された入力トルクは。

円板３０により第１Ｕ字形エラストマ部＠３６．４０．
３８を通して部材２０．２２．２４と５２に伝達される
。このトルクは１次にエラストマ部材４４．４６と４８
（３つの径路）を通して出力円板３２に伝達され、それ
故出力軸１８に伝達される。

エラストマ部材のおかげで、入力軸１４内の捩り摂動は
、不完全にのみ即ち著しく減衰されて出力軸１８に伝達
される。３０００　ｒｐｍの速度で入力＠１４を回転さ
せるディーゼル型又はオツトー型のピストン型内燃機関
の場合には、この一方向トルクに重ねられる捩り角振動
は、１５０〜２５０サイクル毎秒の周期で１７４　度〜
１度の振幅（偏角）を示すことがある。この振幅と周期
は、本発明の撮動絶縁体により実質的に伝達されず、従
って出力軸１８は、実質的にこの裾幅と周期をもたない
。軸線方向に中間の円板５２の存在により、なおもう１
つの金用対デムの界面即ち接着表面を与えることができ
る。エラストマ対金属の界面は、この技術分野に知られ
ている技術により一緒に接着されるのが好ましい。

エラストマのバンド即ちＦ［３６，３８，４４と４６は
、すべて同じ厚さでもよく、又は厚さを変化させてもよ
い。実際には、中間部分即ち結合部４０と４８の厚さを
、残余部分の厚さより厚くすることにより、各Ｕ字形部
材の全体積にわたる応力分布をより均一にするのがよい
。結合部分即ち中間部分４０と４８は省略されてもよく
、それによって、カップリングの一方側が他方側と異な
る雰囲気内で作動する場合の任意の装置内で異なる種類
のエラストマのバンドを使用することができる。

例、ｔば、エラストマのバンド即ち円板３６゜３８．４
４と４６Ｆｉ、、シリンダ２０．２２と保持器２４によ
シフラングされる前に、最初に、接着により夫々のトル
ク円板３０と３２の外周面に付着されるのがよい。もし
もエラストマバンドが中間部分４０と４８を備えている
ならば、組立て前に各中間部分の半分を接合する追加の
工程を用いて、各中間部分の半分を接着するのがよい。

トルク出力軸から補助動力装置、例えば交流電源、動力
制動ポンダ及びその類似物、への連結は、通常、ベルト
とノーリの配置により行なわれる。

第３図について説明する。曲線は、第１図の絶縁体の軸
１８のような、典型的な捩り撮動絶縁体の出力軸内の捩
り撮動の角度二重振幅（ｄｅｇｒｅｅｓｄｏｕｂｌｅ　
ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　）　、（Ｄ　Ｄ　Ａ　）を示す。

プロットは、２０Ｘ１０’　インチ・ポンド／ラジアン
（２３０ｋＩ９−ｍ／ｒａｄ　）の剛性にと比緩衝係数
ノエラストマについてのものである。入力ＤＤＡは０．
５で、一定である。固有共据ピークは、約４５０　ｒｐ
ｍのエンジン速度で生じ、約２．４０ＤＡの振幅である
。エンジン速度が増大するにつれて。

出方ＤＤＡＯ値が増大する。約６５０　ｒｐｒｎのエン
ジン速度において、入力ＤＤＡと出力ＤＤＡが同じであ
る。エンジン速度がこの値を越えると、出力ＤＤＡは著
しく低下し、約１１０００ｒｐのエンジン速度で約０．
１６であり、約２０００　ｒｐｍのエンジン速度で約０
−０２７ＤＤＡである。第３図に示されている捩り撮動
絶縁体の作用の意図された範囲は、約６５０　ｒｐｍと
それ以上である。従ってｓ　１ＱｒＪＱｒｐｍのエンジ
ン速度において、出力振幅は、入力ＤＤＡ撮幅のｏ、２
６にすき゛ない。

２０００　ｒｐｍにお込て、出カ撮幅は、入力ＤＤＡの
約０．０５４にすぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の捩り撮動絶縁体を示す斜視図である
。 第２図は、第１図の２−２線に沿って矢印の方向に見た
断面図である。 第３図は、典型的な捩り撮動絶縁体の作用を示すプロッ
トである。 Ｎｏ・・・振動絶縁体カップリング、１４・・・入力ト
ルク軸、３０・・・入力トルク円板、１８・・・出力ト
ルク軸、３２・・・出力トルク円板、３６．３８．４４
゜４６・・・環状エラストマバンド、５２・・・剛性エ
ラストマバンド分離円板、２０・・・剛性環状保持器（
円筒形部材）、２２・・・フランジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　内燃機関から直接に引き出される入力トルクのよ
   うな捩シ振動を有する入力トルクから実質的に損少振動
   のない出力トルクを得るための捩り撮動絶縁体力ツノリ
   ングにおいて、前記カッブリングが： 剛性材料から形成され且つ入力トルク軸に連結されるよ
   うになっている入力トルク円板と、剛性材料から形成さ
   れ且つ出力トルク軸に連結されるようにガっている出力
   トルク円板とを具備し、前記入力トルク円板と出力トル
   ク円板とが互に平行で且つ同軸線に配置されていること
   ：各円板の２つの正面に設けた環状エラストマパンＰで
   あって、各エラストマ／（ンジは、夫々のトルク円板の
   外周面に接触し且つ前記外周面から半径方向内側へ延び
   、それによって４つの軸線方向に離間されたエラストマ
   バンドを形成シ、前記エラストマバンドの第１の対が入
   力トルク円板の半径方向量も外側の部分を挾み、前記エ
   ラストマバンドの第２の対が出力トルク円板の半径方向
   量も外側の部分を挾んでいること；２つのトルク円板の
   軸線方向中間に且つ２つの軸線方向に最も内側のエラス
   トマバンドの軸線方向中間に位置決めされた剛性エラス
   トマバンド分離円板であって、前職剛性バンド分離円板
   は、該分離円板を軸線方向に挾む２つのエラストマパン
   Ｐと実質的に同じ半径方向の範囲を有していること：及
   び 剛性環状保持器であって、前記環状保持器が、該保持器
   の端部に半径方向に延びる剛性フランジを有するシリン
   ダの形状をなし、前記フランジは％２つの軸線方向層も
   外側のエラストマバンドに接触し且つ肖接し、それによ
   ってエラストマパンＰを２つのトルク円板に対向して軸
   線方向にクランプして圧縮し、それによって少くとも４
   つの半径方向に延びるエラストマ対剛性部材の界面が形
   成されていること： カ、・らし吹九な）捩、り振動絶縁体力ツノリング。 ２、　前記保持器フランジの半径方向の範囲が、該フラ
   ンジが接触するエラストマバンドの半径方向の範囲と実
   質的に同じであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の絶縁体力ツノリング。 ６、　エラストマバンドの前記対の各々の２つのエラス
   トマバンドの半径方向最も外側の部分が一体的に結合さ
   れ、それによってエラストマバンドの前記対の各々が、
   はぼＵ字形の軸線方面縦断面形状を有し、各Ｕ字形の中
   間部が軸線方向に延びていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の絶縁体力ツノリング。 ４、　エラストマ対剛性部材の界面の少くとも１つのエ
   ラストマ表面に複数の凹所が設けられ、前記凹所に緩衝
   液を入れであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の絶縁体力ツノリング。 ５、　エラストマバンドが、異なる化学的組成と弾性を
   もつエラストマからなることｆ、％徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の絶縁体カップリング。 ６、Ｕ字形エラストマ部材の軸線方向に延びる中間部の
   各々の厚さが、関連する半径方向に延びるエラストマバ
   ンドの厚さより大きく、それによって各Ｕ字形部材内の
   応力分布をより均一ならしめることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載の絶縁体カップリング。