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JP7014909B2 - ねじり振動ダンパー - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のパワートレイン内のねじり振動を減衰させることができるのに役立つねじり振動ダンパーに関する。
独国特許出願公開第１０２０１５２１１８９９号明細書は、振り子ロッカーダンパーとして設計されたねじり振動ダンパーを開示しており、これは、入力部が第１のカムギアを介して回転すると、中間要素に作用する圧縮ばねを圧縮および／または弛緩させるように振り子ロッカーとして設計された対向する中間要素が互いに対して直線的に変位し、圧縮ばねのばね力は、振動減衰トルクを放出するために、中間要素に作用する第２のカムギアを介して出力部に支持される。
自動車のパワートレインでは、ねじり振動を効果的に減衰させる必要が常に存在する。
本発明の目的は、自動車のパワートレインにおいて良好なねじり振動減衰を可能にする手段を実証することである。
この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴を有するねじり振動ダンパーによって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項および以下の説明に明記されており、これらは、いずれの場合も、個別にまたは組み合わせて、本発明の態様を表すことができる。
本発明によれば、ねじり振動ダンパー、特に振り子ロッカーダンパーであって、トルクを導入するための入力部と、特に振り子ロッカーの形態で設計され且つ入力部と連結された２つの運動連結された中間要素であって、直線運動において互いに向かっておよび／または互いに離れるように移動可能である中間要素と、中間要素に作用し且つ特に圧縮ばねとして設計された少なくとも１つのエネルギー貯蔵要素と、振動減衰トルクを放出するために中間要素に運動連結され且つ中間要素に対して回転可能である出力部と、出力部に対する中間要素の軸方向の遊びをなくすように出力部と中間要素との間に設けられた少なくとも１つの、特に伸縮性および／または弾性の補償部と、を有する、ねじり振動ダンパーが提供される。
中間要素は、ねじり振動ダンパーの半径方向平面で直線的に移動可能である。この可動性の結果として、例えば突然力が発生した場合に、中間要素が、提供された遊びおよび／または設置許容誤差によって傾動することが完全に可能である。傾動位置では、中間要素は、軸方向において中間要素の隣に設けられた構成要素、特に出力部に沿って衝突および摺動することができる。これは、自発的で予測不可能な時間にも発生する中間要素および出力部の動きを損なう摩擦につながる。しかしながら、特に出力部に対する中間要素の軸方向の遊びは、少なくとも１つの補償部によって排除されることができる。それにより、中間要素および／または出力部に対する予測不可能な摩擦ブレーキ効果による傾動を防止することができる。
しかしながら、中間要素は、出力部に対して相対的な動きをするため、補償部によって引き起こされる滑り摩擦接触は避けることができない。しかしながら、この場合、本発明は、特に圧縮ばねとして設計されたエネルギー貯蔵要素が、中間要素ならびに連結された入力部および出力部とともに、通常は超臨界モードで動作する振動質量ばねシステムを形成するという事実を利用する。特に、自動車を始動するとき、振り子ロッカーダンパーとして設計されたねじり振動ダンパーが設けられているパワートレインでは、ねじり振動ダンパーがその共振速度を通過する必要があることが起こり得る。補償部によって引き起こされる滑り摩擦接触により、意図的な摩擦減衰を提供することができ、これは、ねじり振動ダンパーにおけるねじり振動の共振誘起蓄積を減衰させることができ、それにより、自動車のパワートレインにおける良好なねじり振動減衰が可能になる。補償部によって引き起こされる不可避の摩擦減衰は、不要な共振誘起ねじり振動を回避することができるという正の効果さえも有している。しかしながら、この減衰は、一般的にはそれほど重要ではないが、自発的で予測不可能には発生せず、常に計画的に発生するため、ねじり振動ダンパーの振動特性を設計するときにこの減衰を考慮することができる。それにより、ねじり振動ダンパーの振動特性の、短時間で、自発的で予測不可能な離調を回避することができる。補償部は、自発的で予測不可能な摩擦効果を、ねじり振動ダンパーの振動特性の設計時に考慮される一定の摩擦減衰によって置き換えるために使用されることができ、したがって、自動車のパワートレインにおける良好なねじり振動減衰が可能になる。
特に、出力部は、第１の出力ディスクと、第１の出力ディスクに回転可能に固定された方式で連結された第２の出力ディスクとを有し、中間要素は、第１の出力ディスクと第２の出力ディスクとの間で軸方向に配置され、少なくとも１つの補償部は、第１の出力ディスクと中間要素との間、および／または中間要素と第２の出力ディスクとの間で軸方向に配置されている。これは、それぞれの中間要素が２つの出力ディスクに対して移動するときに摩擦減衰を提供する、それぞれの中間要素の両方の軸方向側に補償部を提供することを可能にする。中間要素の双方の軸方向側に設けられた補償部は、中間要素がねじり振動ダンパーの半径方向の平面から傾動した場合であっても、出力部に対する中間要素の予測できない衝突を回避することができるように、特にそれぞれの出力ディスクから等距離で第１の出力ディスクと第２の出力ディスクの間に中間要素を中心に置くことができる。
補償部は、好ましくは、予張力ばね、特に板ばねまたは波形シートとして設計される。その結果、補償部は、中間要素の軸方向の遊びをなくすために、一方の軸側において間接的にまたは直接的に中間要素に、他方の軸側において間接的にまたは直接的に出力部に支持されることができる。これは、補償部の内部摩擦が最小限に抑えられることを可能にする。さらに、ねじり振動ダンパーの軸方向範囲を大幅に増加させることなく、補償部を本質的に空間中立の方法で設置することができるように、補償部は、非常に小さい軸方向範囲を有することができる。補償部が板ばねとして設計されている場合、補償部が周方向において周方向に延在するように設計され、双方の中間要素に作用することが可能である。補償部が波形シート金属部品として設計されている場合、出力部上のそれぞれの中間要素の軸方向支持に必要な範囲に限り、波形シート金属として設計された補償部が周方向にのみ延在することが可能である。その結果、波形シート金属として設計された補償部は、各中間要素に設けられることができ、限られた角度範囲にわたってのみ、特に本質的に接線方向にのみ周方向に延在する。
補償部は、回転可能に固定された方式で出力部に固定されることが特に好ましい。それにより、補償部は、中間要素に対して周方向に、出力部に対して画定された一定の公称半径において回転可能に固定される。その結果、補償部は、補償部が本質的に回転対称に設計されることを可能にするねじり振動ダンパーの半径方向平面における直線相対運動に関与する必要がない。これは、不要な不均衡を回避する。
特に、補償部は、中間要素に間接的に作用するか、または摩擦要素を介して間接的に出力部に作用する。特に摩擦リングとして設計された摩擦要素の摩擦特性、特に摩擦係数は、一定量の所望の摩擦関連減衰を提供することができる。補償部に特定の摩擦特性を提供する必要はない。原則として、少量の摩擦減衰しか必要とされないため、摩擦要素は、摩擦要素が摺動リングとしてより良好に設計されることができるように、特に比較的低い摩擦係数を提供することができる。
中間要素は、好ましくは、補償部に面する少なくとも１つの軸方向側に摩擦要素を備え、中間要素は、特に、摩擦要素によって大部分が覆われる。摩擦要素は、例えば、コーティングまたはシェルまたはスリーブとして設計されることができる。これは、中間要素への摩擦要素の取り付けを容易にする。摩擦減衰は、摩擦要素に沿って摺動する補償部によって達成されることができる。
摩擦要素は、中間要素の広い領域を覆うための特に二部構成のスリーブとして設計され、摩擦要素は、中間要素の軸方向側を特に本質的に完全に覆う。特に、中間要素が摩擦要素とともに、補償部に対するねじり振動ダンパーの半径方向平面内の直線相対運動を実行する場合、補償部が出力部とともに、中間要素に対して周方向への相対運動を実行するとともに、重ね合わされた相対運動が、特にばね力により、補償部が中間要素と係合することができるより大きな表面積をもたらすことができる。摩擦要素による中間部の大面積カバレッジにより、ほぼ任意の相対位置において同様の摩擦を実現することができる。
特に、補償部を形成するために、摩擦要素は、軸方向に伸縮的および／または弾性的であるように設計される。摩擦要素の伸縮弾性は、中間要素の軸方向の遊びを補償し、それによって補償部自体を形成することを可能にする。同時に、弾性的に圧縮された摩擦要素は、摩擦要素が出力部を押圧するばね力を提供することができ、摩擦減衰のための摩擦を提供する。
補償部は、一方では中間要素に、他方では出力要素および入力要素の双方に支持されることが好ましく、特に、入力要素は、第１の入力ディスクと、第１の入力ディスクに回転可能に固定された方式で連結された第２の入力ディスクとを有し、中間要素は、第１の入力ディスクと第２の入力ディスクとの間で軸方向に配置される。出力部および入力部は、半径方向に異なる範囲を有することができる。これは、例えば、出力部がその内側に半径方向にその出力ディスクを備え、入力部がその外側に半径方向にその入力ディスクと出力ディスクを重ねることを可能にする。これは、中間要素の直線運動による入力部および出力部の回転運動の変換により、特に介在するカムギアを介して、所望の運動連結を誘起するために、入力部および出力部の双方が中間要素に係合することを可能にする。これは、中間要素が、特に内側の第１の半径範囲において出力部に軸方向に支持され、且つ特に外側の第２の半径範囲において入力部に軸方向に支持されることを可能にする。補償部は、第１の半径範囲のみならず第２の半径範囲においても軸方向に支持されることができ、これにより、中間要素の傾動がさらに良好な程度まで回避されることができる。この場合、補償部は、特に好ましくは、軸方向に伸縮性および／または弾性であるように設計された中間部の摩擦要素によって実装される。
特に好ましくは、中間要素に対する入力部の相対回転が、互いに向かうおよび／または互いに離れる中間要素の直線運動に変換可能であるように、中間要素は第１のカムギアを介して入力部に連結され、互いに対する中間要素の相対直線運動が中間要素に対する出力部の回転運動に変換可能であるように、出力部は第２のカムギアを介して中間要素に連結される。中間要素と入力部の運動連結および／または中間要素と出力部の運動連結は、特に、その内容が本発明の一部として参照により本明細書に組み込まれる独国特許出願公開第１０２０１５２１１８９９号明細書に示すように設計されることができるカムギアを介して行うことができる。
本発明は、さらに、ねじり振動を減衰するために、上述したように設計および開発されることができるねじり振動ダンパーを有する、自動車のパワートレインに設けられることができる摩擦クラッチ用の連結ディスクに関する。例えば、摩擦ライニングは、ねじり振動ダンパーの入力部に固定されることができ、トルクを連結ディスクに伝達するために、摩擦係合方式で摩擦クラッチの圧力プレートとカウンタープレートとの間で押圧されることができる。ねじり振動ダンパーの補償部は、ねじり振動ダンパーの振動特性の設計で考慮される一定の摩擦減衰によって自発的で予測不可能な摩擦効果を置き換えるために使用されることができ、したがって、自動車のパワートレインにおける良好なねじり振動減衰を可能とする。
本発明は、さらに、上述したように設計および開発されることができ、特に自動車のトランスミッションのトランスミッション入力シャフトにトルクを放出するために、特に自動車エンジンの駆動シャフトから生じる、連結ディスクのトルクを導入するためのカウンタープレートと、摩擦係合方式でカウンタープレートと圧力プレートとの間で連結ディスクを押圧するために、カウンタープレートに対して軸方向に変位可能である圧力プレートとを有する自動車のパワートレインにおけるトルク伝達を生成および／または遮断するための摩擦クラッチに関する。ねじり振動ダンパーの補償部は、自発的で予測不可能な摩擦効果を、ねじり振動ダンパーの振動特性の設計において考慮される一定の摩擦減衰によって置き換えるために使用されることができ、したがって、自動車のパワートレインにおける良好なねじり振動減衰が可能になる。
本発明は、さらに、内燃機関および／または電気機械によって駆動可能なフライホイールと、ねじり振動を減衰するために、上述したように設計および開発されることができる、フライホイールに直接的にまたは間接的に接続されたねじり振動ダンパーであって、特に、自動車のトランスミッションのトランスミッション入力シャフトに直接的にまたは間接的に接続されているねじり振動ダンパーとを有する自動車、特に電気的に駆動可能な自動車のパワートレインに関する。ねじり振動ダンパーの補償部は、自発的で予測不可能な摩擦効果を、ねじり振動ダンパーの振動特性の設計において考慮される一定の摩擦減衰によって置き換えるために使用されることができ、したがって、自動車のパワートレインにおける良好なねじり振動減衰が可能になる。
以下において、本発明は、好ましい例示的な実施形態を使用して、添付の図面を参照して例として説明され、以下に示される特徴は、本発明の態様を個別におよび組み合わせて表すことができる。
ねじり振動ダンパーの概略平面図を示している。 断面Ａ－Ａに沿った図１のねじり振動ダンパーの概略断面図を示している。 断面Ａ－Ａに沿った図１のねじり振動ダンパーの他の実施形態の概略断面図を示している。 補償部の概略斜視図を示している。 パワートレインの一部の概略断面図を示している。 摩擦クラッチの概略断面図を示している。
振り子ロッカーダンパーとして設計された、図１および図２に示すねじり振動ダンパー１０は、例えば、２つの外側入力ディスクから構成され且つ自動車のパワートレイン３６における摩擦クラッチ４２の連結ディスク４８の一部とすることができる入力部１２を有する。例えば、入力部１２の半径方向外縁において、それを介して自動車エンジンによって生成されるトルクを導入することができる、連結ディスク４８の摩擦ライニングを設けることができる。入力部１２は、それぞれの第１のカムギア１４を介して、振り子ロッカーとして設計された２つの中間要素１６に連結されている。第１のカムギア１４を形成するために、入力部１２および中間要素１６は、適切に設計された直線および／または曲線の軌道または傾斜路を有することができ、その上にローラー、転動要素または他の連結要素が案内されることができる。２つの中間要素１６の間に、互いに平行に延在し且つ圧縮ばねとして設計される２つのエネルギー貯蔵要素１８が設けられる。ねじり振動によって引き起こされる中間要素１６に対する入力部１２の相対回転の場合、第１のカム機構１４は、入力部１２の相対回転を、互いに向かうまたは互いに離れるような中間要素１６の直線相対変位に変換することができ、これは、エネルギー貯蔵要素１６の圧縮または弛緩をもたらす。中間要素１６は、第１のカム機構１４と本質的に同様に設計された第２のカムギア２０によって出力部２２に連結される。中間要素１６の直線運動の場合、第２のカムギア２０は、中間要素１６の直線運動を、中間要素１６に対する出力部２２の相対回転に変換することができる。出力部２２は、それらの間に中間要素１６が配置される第１の出力ディスク２４と第２の出力ディスク２６とを有する。出力部２２は、例えば自動車のトランスミッションのトランスミッション入力シャフト４０とスプライン歯を係合させることができるように内歯を有するハブに回転可能に固定されて接続されることができる。
中間要素１６と出力部２２との間の軸方向の遊びは、中間要素１６と第１の出力ディスク２４との間、および／または中間要素１６と第２の出力ディスク２６との間の軸方向に予圧された補償部２８によってなくすことができ、それにより、中間要素１６がねじり振動ダンパー１０の半径方向平面から傾動することを防止する。この場合、出力部２２は、出力部２２に支持された軸方向のばね力によって中間部１６をさらに押圧して摩擦力を発揮することができる。その結果、出力部２２に対する中間要素１６の相対運動を、意図的な摩擦減衰を提供するために使用されることができる。画定された摩擦挙動を設定するために、一方では中間要素１６と第１の出力ディスク２４との間に、他方では中間要素１６と第２の出力ディスク２６との間に摩擦要素３０が設けられている。
例えば、摩擦減衰が摩擦ライニング３０とともに出力部２２の相対回転に起因して中間要素１６および／または補償部２８上で起こることができるように、摩擦要素３０は、必要に応じて、中間出力部２２を介して出力部２２に回転可能に固定された方式で連結される。補償部２８は、移動に対して固定された方式で中間部１６または出力部２２に連結されることができる。あるいは、摩擦減衰が摩擦ライニング３０とともに出力部２２の相対回転に起因して中間要素１６および／または補償部２８において起こることができるように、摩擦要素３０は、必要に応じて、中間出力部２２を介して移動に対して固定された方式で中間部１６に連結される。補償部２８は、移動に対して固定された方式で中間部１６または出力部２２に連結されることができる。図２に示す例示的な実施形態では、補償部２８は、中間要素１６の軸方向の一方側にのみ設けられ、その結果、中間要素１６は、中間補償部２８のない軸方向の他方側において、介在する摩擦要素３０を介して出力部２２に支持される。補償部２８に面する中間要素１６の軸方向側において、補償部２８は、中間部１６と出力部２２に支持された摩擦ライニング３０との間に配置される。しかしながら、補償部２８を出力部２２に直接支持し、それを摩擦ライニング３０を介して中間要素１６に押圧することも可能である。摩擦要素３０は、例えば、別個のディスク形状の構成要素として設計される。入力部１２の入力ディスクは、出力部２２の出力ディスク２４、２６と半径方向外側で重なるため、中間要素１６はまた、介在する摩擦要素３０および／または補償部２８を介して、入力部１２の傾動に対する摩擦によって、半径方向外側で軸方向に支持されることもできる。
図３に示すねじり振動ダンパー１０の例示的な実施形態では、図２に示すねじり振動ダンパー１０の例示的な実施形態と比較して、摩擦要素３０は、中間要素１６を包み込むスリーブとして設計されており、この目的のために、中間要素１６の周りで半径方向内側に係合する。さらに、出力ディスク２４、２６の間に少なくとも軽くクランプされた摩擦要素３０がまた、中間要素１６の軸方向の遊びをなくし、それにより、同時に出力部２２を形成するように、摩擦要素３０は、軸方向に伸縮性および／または弾性であるように設計されている。図２に示されるねじり振動ダンパー１０の例示的な実施形態と比較して、摩擦要素３０および補償部２８は、別個の構成要素としてではなく、共通の一体構成要素として設計される。
補償部２８が摩擦要素３０とは別個の構成要素として設計される場合、補償部２８は、例えば、周方向に閉じられるように設計される板ばねとして設計されることができる。あるいは、補償部２８は、図４に示すように、例えば本質的に接線方向に向けられた限られた角度範囲でのみ波形シートとして提供される波形シートとして設計されることができる。波状の形状により、補償部２８は、例えば、中間要素１６に面する２つの第１の接触面３４と、出力部２２に面する３つの第２の接触面３４とを有することができる。
図５に部分的に示される、電気的に駆動可能な自動車、特にハイブリッド自動車のパワートレイン３６は、それを介して電気機械において生成されたトルクが導入され且つ自動車のトランスミッションのトランスミッション入力シャフト４０に伝達されることができるフライホイール３８を有する。フライホイール３８とトランスミッション入力シャフト４０との間のトルクフローにおいて、上述したように設計および開発されることができるねじり振動ダンパー１０が提供される。
自動車のパワートレイン３６用の図６に示す摩擦クラッチ４２は、自動車エンジンの駆動シャフトに直接的にまたは間接的に接続されることができ、且つそれを介して自動車エンジンによって生成されるトルクが導入されることができるカウンタープレート４４を有する。カウンタープレート４４に対して軸方向に変位可能な圧力プレート４６を用いて、トランスミッション入力シャフト４０に回転可能に固定された方式で接続された連結ディスク４８は、摩擦ロック方式で圧縮されることができる。連結ディスク４８は、ディスクダンパーとして機能し、上述したように設計および開発されることができるねじり振動ダンパー１０を有している。
１０ ねじり振動ダンパー
１２ 入力部
１４ 第１のカムギア
１６ 中間要素
１８ エネルギー貯蔵要素
２０ 第２のカムギア
２２ 出力部
２４ 第１の出力ディスク
２６ 第２の出力ディスク
２８ 補償部
３０ 摩擦要素
３２ 第１の接触面
３４ 第２の接触面
３６ パワートレイン
３８ フライホイール
４０ トランスミッション入力シャフト
４２ 摩擦クラッチ
４４ カウンタープレート
４６ 圧力プレート
４８ 連結ディスク

Claims (9)

  1. ねじり振動ダンパーであって、
    トルクを導入するための入力部（１２）と、
    前記入力部（１２）に運動連結された２つの中間要素（１６）であって、直線運動において互いに向かっておよび／または互いに離れるように移動可能である中間要素（１６）と、
    前記中間要素（１６）に作用し且つ圧縮ばねとして設計された少なくとも１つのエネルギー貯蔵要素（１８）と、
    振動減衰トルクを放出するために前記中間要素（１６）に運動連結され且つ前記中間要素（１６）に対して回転可能である出力部（２２）と、
    前記出力部（２２）に対する前記中間要素（１６）の軸方向の遊びをなくすように前記出力部（２２）と前記中間要素（１６）との間に設けられた少なくとも１つの、伸縮性および／または弾性を有する補償部（２８）と、
    を有し、
    前記中間要素（１６）が、前記補償部（２２）に向かう少なくとも軸方向側に摩擦要素（３０）を備え、前記中間要素（１６）が、前記摩擦要素（３０）によって覆われる、ねじり振動ダンパー。
  2. 前記摩擦要素（３０）が、前記中間要素（１６）の広い領域を覆うためのスリーブとして設計されており、前記摩擦要素（３０）が、前記中間要素（１６）の軸方向側を本質的に完全に覆うことを特徴とする、請求項１に記載のねじり振動ダンパー。
  3. 前記摩擦要素（３０）が、前記補償部（２８）を形成するために軸方向に伸縮性および／または弾性を有するように設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載のねじり振動ダンパー。
  4. ねじり振動ダンパーであって、
    トルクを導入するための入力部（１２）と、
    前記入力部（１２）に運動連結された２つの中間要素（１６）であって、直線運動において互いに向かっておよび／または互いに離れるように移動可能である中間要素（１６）と、
    前記中間要素（１６）に作用し且つ圧縮ばねとして設計された少なくとも１つのエネルギー貯蔵要素（１８）と、
    振動減衰トルクを放出するために前記中間要素（１６）に運動連結され且つ前記中間要素（１６）に対して回転可能である出力部（２２）と、
    前記出力部（２２）に対する前記中間要素（１６）の軸方向の遊びをなくすように前記出力部（２２）と前記中間要素（１６）との間に設けられた少なくとも１つの、伸縮性および／または弾性を有する補償部（２８）と、
    を有し、
    前記補償部（２８）が、一方では前記中間要素（１６）に、他方では前記出力部（２２）および前記入力部（１２）の双方に支持され、前記入力部（１２）が、第１の入力ディスクと、前記第１の入力ディスクに対して相対的に回転可能に連結された第２の入力ディスクとを有し、前記中間要素（１６）が、前記第１の入力ディスクと前記第２の入力ディスク（２６）との間で軸方向に配置されていることを特徴とする、ねじり振動ダンパー。
  5. 前記出力部（２２）が、第１の出力ディスク（２４）と、前記第１の出力ディスク（２４）に対して相対的に回転可能に連結された第２の出力ディスク（２６）とを有し、前記中間要素（１６）が、前記第１の出力ディスク（１４）と前記第２の出力ディスク（２６）との間で軸方向に配置され、前記少なくとも１つの補償部（２８）が、前記第１の出力ディスク（２４）と前記中間要素（１６）との間、および／または前記中間要素（１６）と前記第２の出力ディスク（２６）との間で軸方向に配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のねじり振動ダンパー。
  6. 前記補償部（２８）が、予張力ばねとして設計されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のねじり振動ダンパー。
  7. 前記補償部（２８）が、前記出力部（２２）に対して相対的に回転可能に連結されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のねじり振動ダンパー。
  8. 前記補償部（２８）が、前記中間要素（１６）に間接的に作用するか、または摩擦要素（３０）を介して前記出力部（２２）に間接的に作用することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のねじり振動ダンパー。
  9. 前記中間要素（１６）に対する前記入力部（１２）の相対回転が、互いに向かうおよび／または互いに離れる前記中間要素（１６）の直線運動に変換可能であるように、前記中間要素（１６）が第１のカムギア（１４）を介して前記入力部（１２）に連結され、互いに対する前記中間要素（１６）の相対直線運動が前記中間要素（１６）に対する前記出力部（２２）の回転運動に変換可能であるように、前記出力部（２２）が第２のカムギア（２０）を介して前記中間要素（１６）に連結されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のねじり振動ダンパー。
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