JP2014043942A - ねじり振動ダンパまたは回転弾性継手 - Google Patents

Abstract

【課題】板ばねアセンブリを正確に位置決めできしっかりと固定できる製造が容易なねじり振動ダンパまたは回転弾性継手を提供すること。
【解決手段】本発明のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手は、フランジ１３を含む外側ハウジング１１と、外側ハウジング内に配置された回転可能な内側部品１２と、内側部品の周囲に配置されるとともに、制振媒体が充填される複数のチャンバ１５を形成する複数の中間部片１６と、それぞれが１つ以上の板ばね１９からなる複数の板ばねアセンブリ１８と、板ばねアセンブリ１８を固定するためのクランプリング２６とを備える。互いに隣合う中間部片間の受容部２２と対応する板ばねアセンブリの径方向外側端部２１とが径方向内側に先細っている。板ばねアセンブリの径方向外側端部２１はクランプリングによって受容部内へ径方向に付勢される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フランジを含む外側ハウジングと、外側ハウジング内に配置されて外側ハウジングに対して回転できる内側部品と、内側部品の周囲に配置されるとともに、制振媒体が充填される複数のチャンバを形成するために互いに周方向に離間される複数の中間部片と、１つ以上の板ばねを有して、前記チャンバ内に配置されるとともに、互いに隣合う中間部片間に形成される受容部と係合する外側端部および内側部品と係合する内側端部を有する複数の板ばねアセンブリと、中間部片間に板ばねアセンブリを固定するために中間部片および板ばねアセンブリの周囲で延びるクランプリングとを備えるねじり振動ダンパまたは回転弾性継手に関する。

トルクは、板ばねアセンブリを介して内側部品から外側ハウジングへおよびその逆へ伝えられ、同時に、板ばねアセンブリは、内側部品と外側ハウジングとの間の互いに対する回転を制限する。したがって、内側部品および外側ハウジングは、継手またはダンパの周方向にて互いに対して振動する場合がある。この回転振動に起因して、チャンバ内の制振媒体が移動され、それにより、制振効果がもたらされる。継手では、外側ハウジングが第１のシャフトと接続されるとともに、内側部品が第２のシャフトと接続される。ダンパでは、内側部品または外側ハウジングのいずれかが、制振を必要とする構造に対して結合されてもよい。

このタイプのダンパおよび継手は、主に、パワートレインにおけるねじれ振動を抑制するために大型の２サイクルおよび４サイクルのディーゼルエンジンならびにガスエンジンで使用される。これらは最大３メートルの外径に達する場合がある。

このタイプのダンパおよび継手は、例えば独国特許出願公開第１２０２５９０号明細書または独国特許出願公開第３０３３３０２号明細書から知られている。

所定の制振特性を与えるために、板ばねアセンブリは、内側部品と正確に係合するべく中間部片間に非常に正確に装着されなければならない。また、板ばねアセンブリの湾曲挙動は用途の所望の目的に適合されなければならず、これは、通常、板ばねの個々の機械加工を必要とする。通常、板ばねアセンブリおよび中間部片は、フランジ上に配置された後、板ばねアセンブリおよび中間部片の外周面にクランプリングを押し付けあるいは熱収縮してクランプ力を周方向でもたらすことによって互いに対して固定される。その後、このユニットは、中間部片をフランジと接続するねじによってフランジに固定される。

これに関連して、独国特許出願公開第１２０２５９０号明細書は、クランプリングと板ばねアセンブリおよび中間部片との間の１つ以上の内側リングを提案している。１つあるいは複数の内側リングは軸線方向に先細る外周面を有し、この外周面は、クランプリングの、対応して先細る円錐状の内周面と係合する。板ばねアセンブリおよび中間部片を内側リングに装着する際、外側クランプリングは、内側リングの外周面上に配置されるとともに、外側ハウジングの対向配置されるフランジにねじによって互いに対してテンションをかけることにより内側リングの外周面に対して軸線方向に押し付けられる。これらのねじも、中間部片を外側ハウジングに固定し、したがって、板ばねアセンブリおよび中間部片を内側部品に対して位置決めする。

更なる内側リングの使用は、ダンパまたは継手の組立てを複雑かつ困難にする。板ばねアセンブリおよび中間部片は互いに対して僅かに移動する場合があるため、更にセッティング効果（ｓｅｔｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）が生じると、板ばねアセンブリの適切な位置決めが困難になる。また、中間部片のセッティングは、チャンバ間のオーバーフローチャネルを減少させる場合があり、したがって、制振特性に影響を及ぼす。

別の方法として、独国特許出願公開第３０３３３０２号明細書は、板ばねアセンブリと中間部片との間に複数の楔を押し付けることを提案し、この場合、更なる内側リングとクランプリングのテーパとを回避できる。

いずれのケースでも、板ばねアセンブリは、径方向の反力を避けるため、周方向で、すなわち、中間部片の略平行な側壁間でクランプされる。

本発明は、板ばねアセンブリの正確な位置決めと強固なクランプ状態とを維持しつつ、前述したタイプのねじり振動ダンパまたは回転弾性継手の製造のし易さを向上させることを目的とする。

この技術的課題は、請求項１の特徴を備えるダンパまたは継手によって解決される。

特に、互いに隣合う中間部片間に形成される受容部と対応する板ばねアセンブリの径方向外側端部とが径方向内側に先細り、中間部片が外側ハウジングの前記フランジに一体形成され、板ばねアセンブリの径方向外側端部が前記クランプリングによって前記受容部内へ径方向に付勢される。

この構成は、ダンパまたは継手の組付けを簡略化するとともに、板ばねアセンブリの正確な位置決めを行なう。また、狭い公差範囲内で望ましい制振特性を得ることができる。

外側ハウジングのフランジに中間部片を一体形成することにより、任意のセッティング効果が板ばねアセンブリに限定され、したがって、特に中間部片の任意のセッティングを排除できるため、前述した従来技術と比べて任意のセッティング効果をかなり減らすことができる。

板ばねアセンブリは、中間部片間に形成される受容部内へ径方向に付勢され、したがって、所定の位置に適切に保持される。これらの板ばねアセンブリに対して径方向に作用するクランプリングは、板ばねアセンブリで生じる任意のセッティング効果を容易に補償し得る。

部品数が少ないため、組立てが容易となり、コストが低減する。

中間部片がフランジと一体であるため、トルク伝達のために従来技術で必要とされる対応する大きなねじを回避でき、そのため、フランジを薄い厚さで形成できる。これは、ダンパまたは継手の総重量を減らすのに役立つとともに、製造コストの低減を増進させる。

本発明の有利な実施形態が更なる請求項に示される。

好ましい実施形態では、クランプリングが径方向隙間の分だけ中間部片から離間される。これにより、クランプリングの内周と板ばねアセンブリの径方向端面との間の適切な接触が確保される。

更なる他の好ましい実施形態において、クランプリングは、板ばねアセンブリの外側端部と係合する内周面を有し、この内周面が軸線方向に先細り、板ばねアセンブリの外側端部が対応して先細る端面を有する。したがって、板ばねアセンブリの外側端部が互いに隣合う中間部片間の受容部内に配置された後に、クランプリングを板ばねアセンブリに直接に取り付けることができる。

クランプリングは、板ばねアセンブリの外側端部に軸線方向に押し付けられることが好ましい。

しかしながら、クランプリングを外側ハウジングのフランジと一体形成することもでき、この場合、コストを更に低減できる。このとき、板ばねアセンブリは、前記フランジに一体形成される互いに隣合う中間部片間にあって前記フランジに一体形成されるクランプリングによって径方向で画定される前記受容部内へ軸線方向に押し込まれてもよい。

更なる他の好ましい実施形態において、外側ハウジングは、最初に述べた前記フランジと対向して配置される更なるフランジを備え、前記更なるフランジは、前記中間部片に固定されるとともに、クランプリングの軸線方向面を少なくとも部分的に覆うように径方向に延びる。更なるフランジは、ダンパまたは継手のチャンバを閉じるとともに、クランプリングと重なり合うことにより、クランプリングを板ばねアセンブリに対して軸線方向に押し付けるためおよび／またはクランプリングを固定するために使用されてもよい。

他の好ましい実施形態では、中間部片が切削によって最初に述べた前記フランジに一体形成される。

また、中間部片の径方向内側端部と内側部品の外周面との間にオーバーフローチャネルが形成されるのが好ましい。これらのオーバーフローチャネルは、互いに隣合うチャンバ間を液圧的に接続して、制振媒体がチャネルを通じて流れるときに制振をもたらす。これにより、例えば中間部片を貫通するオーバーフローチャネルの別個の機械加工が回避される。

更なる他の好ましい実施形態では、内側部品に軸線方向溝が形成される。軸線方向溝は、前記板ばねアセンブリの内側端部と関節のような結合態様で係合し、それにより、内側部品と外側ハウジングとの間で比較的大きな回転角度を可能にする。

添付図面に示される以下の実施形態を参照して本発明を更に説明する。

本発明の第１の実施形態に係る回転弾性継手の概略的な長手方向断面図を示している。 図１の回転弾性継手の断面図を示している。 本発明の第２の実施形態に係る回転弾性継手の概略的な長手方向断面図を示している。 本発明の第３の実施形態に係るねじり振動ダンパの概略的に長手方向断面図を示している。

図１および図２は、第１のシャフト１を第２のシャフト２と接続して前記シャフト１，２間でトルクを伝達するとともに、トルク伝達中にトルクの振動または変動を抑制するための回転弾性継手１０を示している。

継手１０は、長手方向軸線Ａを中心に回転できる外側ハウジング１０と、外側ハウジング１１内に配置されて外側ハウジング１１に対して同じ長手方向軸線Ａを中心に回転できる内側部品１２とを備える。内側部品１２は外側ハウジング１１に対して同心である。

外側ハウジング１１は第１のフランジ１３および第２のフランジ１４を含み、これらのフランジは、互いに対向して配置されるとともに、いずれも内側部品１２に対してシールされる。

外側ハウジング１１および内側部品１２は個々独立の複数のチャンバ１５を径方向で画定し、これらのチャンバには加圧油などの制振媒体が充填される。チャンバ１５は、内側部品１２の周囲にて周方向に連続的に配置されるとともに、互いに離間される中間部片１６によって分離される。しかしながら、互いに隣合うチャンバ１３は、中間部片１６を通過して延びるオーバーフローチャネル１７を介して液圧的に接続される。オーバーフローチャネル１７は、中間部片１６の径方向内側端部と内側部品１２の外周面との間の隙間によって形成されるのが好ましい。これらのオーバーフローチャネルは、中間部片１６を貫通して同様に延びたものとしてもよい。

中間部片１６は第１のフランジ１３と一体形成される。これらの中間部片は、例えば、第１のフランジ１３の対応する部分の切削によって形成することができる。

複数の板ばねアセンブリ１８がそれぞれチャンバ１５内に配置されている。各板ばねアセンブリ１８は、少なくとも１つの板ばね１９から成るが、積層配置状態の複数の板ばね１９を含んでもよい。板ばね１９はばね鋼から形成されるのが好ましいが、他の任意の適した材料が想定し得る。また、板ばね１９は、それらの径方向内側端部へ向けて径方向内側に先細りの形状であってもよい。必要に応じて、板ばねアセンブリ１８における互いに隣合う板ばね１９間にワッシャ２０を配置することができる。

各板ばねアセンブリ１８は外側端部２１を有し、この端部２１は、互いに隣合う中間部片１６間に形成される対応する受容部２２と係合する。板ばねアセンブリ１８は、曲げに耐える態様で、ないしは曲げ剛性が高い態様で、対応する受容部２２内に保持される。言い換えると、継手の作動中に板ばねアセンブリ１８に作用する曲げモーメントは、受容部２２によって支えられて受容部２２へ伝えられる。

受容部２２は径方向内側に先細っている。また、板ばねアセンブリ１８の径方向外側端部２１は、受容部２２と同じ態様で径方向内側に先細っている。したがって、板ばねアセンブリ１８は、それらの径方向外側端部２１で中間部片１６の側壁２４の対応する部分と接触するが、それ以外の部分はこれらの側壁２４と接触しない。受容部２２の外側では、板ばねアセンブリ１８と中間部片１６の側壁２４との間の距離が、それぞれの板ばねアセンブリ１８の内側端部２３へ向けて増大し、それにより、継手の周方向での板ばねアセンブリ１８の自由な曲げのための十分な空間が与えられる。

板ばねアセンブリ１８の内側端部２３は、内側部品１２の外周面にある軸線方向溝２５内に延びる。内側端部２３は、関節のような結合態様で軸線方向溝２５と係合する自由端部を構成する。言い換えると、板ばねアセンブリ１８の自由端部は、溝２５の互いに対向する側面に隙間なく当接することにより、溝２５に対して摺動する形であるいは転動する形で移動することができ、それにより、大きな角変位、すなわち、内側部品１２と外側ハウジング１１との間で限られた相対回転が可能になる。

作動中、内側部品１２と外側ハウジング１１との間でのそのような相対回転により、板ばねアセンブリ１８が継手の周方向において前後に湾曲し、それにより、オーバーフローチャネル１７を通じた制振媒体の移動が生じ、その結果、制振効果がもたらされる。

板ばねアセンブリ１８は、中間部片１６および板ばねアセンブリ１８の周りで延びるクランプリング２６によって所定位置に保持される。このクランプリングは、板ばねアセンブリ１８を中間部片１６間に固定する。特に、クランプリング２６は、板ばねアセンブリ１８を径方向内側へ付勢する。したがって、板ばねアセンブリ１８の径方向内側に先細る外側端部２１は、対応する受容部２２を画定して同じように径方向内側に狭まる中間部片１６の側壁部に対して径方向に押し付けられる。

板ばねアセンブリ１８の端面２７は、中間部片を越えて径方向外側に突出し、クランプリング２６が中間部片１６とではなく板ばねアセンブリ１８と接触するようにしている。クランプリング２６は、径方向隙間２８の分だけ中間部片１６から離間される。

図１および図２の第１の実施形態において、クランプリング２６は、板ばねアセンブリ１８の周囲に固定されるようになっている別個独立の要素である。クランプリングは途切れがない連続したリングである。クランプリング２６は、円錐状の内周面２９を有し、すなわち、図１に角度αにより示される軸線方向テーパが付けられている。それに対応して、板ばねの端面２７が先細っている。

組立てに際しては、板ばねアセンブリ１８は、それらの外側端部２１が受容部２２と係合するようにチャンバ１５内に挿入される。その後、クランプリング２６がその円錐状の内周面２９により板ばねアセンブリのテーパ状の端面２７に対して軸線方向に押し付けられ、それにより、板ばねアセンブリ１８の外側端部２１が対応する受容部２２内へ径方向に付勢される。

中間部片１６が第１のフランジ１３と一体形成されるため、板ばねアセンブリ１６の位置は中間部片１６の任意のセッティング効果によって何ら影響されないが、それでもやはり何らかのセッティングが板ばねアセンブリ１８自体内で生ずる可能性がある。しかしながら、中間部片１６の安定した位置に起因して、そのようなセッティング効果を、例えば、板ばねアセンブリ１８の外側端部２１を中間部片１６の外端を越えて十分に径方向に突出させることによって、および／または、１つ以上のワッシャ２０を板ばね１９間に配置することによって更に良好に制御できる。したがって、板ばねアセンブリ１８の内側端部２３が内側部品１２の外周面の軸線方向溝２５と非常に正確に係合できる。また、一体の中間部片１６は、中間部片１６の内側端部と内側部品１２の外周面との間のオーバーフローチャネル１７のサイズの良好な制御を可能にする。結果として、継手または対応するダンパの制振特性を、非常に正確に、多大な組立ての労力を伴わずに調整できる。

クランプリング２６が板ばねアセンブリ１８の端面２７の周囲に取り付けられた後、第２のフランジ１４を装着することによってハウジングが閉じられてもよい。第２のフランジ１４は、クランプリング２６の軸線方向の面を少なくとも部分的に覆うように径方向に延びてもよい。第２のフランジは、ねじ３０によって中間部片１６で第１のフランジ１３に固定され得る。フランジ１３，１４と内側部品１２との間のシールリング３１は、油充填チャンバ１５を外部に対してシールする。

所定のねじれ撓み性を与える前述した回転弾性継手は、必要な個々の構成部品が少ないという利点、組立てが簡単であるという利点、および、狭い公差範囲内で制振特性が精密であるという利点を併せ持つ。また、フランジ１３，１４を従来の継手よりも薄く形成できるため、継手の重量を減らすことができる。

図３は第２の実施形態を示しているが、この実施形態は、クランプリングと板ばねアセンブリが中間部片間に装着される態様とが第１の実施形態と異なるにすぎない。以下で他に明記されなければ、第２の実施形態に係る継手は第１の実施形態に対応し、そのため、同様の構成部品を示すために同じ参照符号を使用する。

第２の実施形態では、中間部片１６だけでなくクランプリング２６’も外側ハウジング１１の第１のフランジ１３と一体に形成される。この場合も先と同様に、第１のフランジ１３は、図３において隙間３２により示されるように、中間部片１６から径方向に分離される。第１のフランジは、図３においてテーパ角βにより示される円錐状の内周面２９を有する。円錐形状は第２のフランジ１４へ向けて広がっている。

板ばねアセンブリ１８は、互いに隣合う中間部片１６間の受容部２２内へ軸線方向に押し込まれる。第１の実施形態の場合と同様、板ばねアセンブリは、クランプリング２６’の円錐状の内周面２９’と係合するように中間部片１６を越えて径方向外側に突出する端面２７を有する。板ばねアセンブリ１８をそれらの受容部２２内に押し込むことにより、クランプリング２６’は、径方向に僅かに広げられ、したがって、板ばねアセンブリ１８の内側へ先細る外側端部２１を、互いに隣合う中間部片１６の対向する側壁部分により形成されて対応するテーパ角を有する受容部２２に接するよう付勢する。

この実施形態は、別個独立のクランプリングを製造する必要性を回避する。クランプリングおよび中間部片は、フランジ１３の対応する部分を切削することにより形成され得る。これらの構造は第１のフランジ１３の同じ側に設けられるため、これらの構造を１つの工程で形成するあるいは切出すことができる。

第１および第２の実施形態は、ねじれ撓み性を有する継手に関連して本発明の原理を説明するものである。しかしながら、これらの原理を図４の例により示されるねじり振動ダンパに対して適用することもできる。外側ハウジング１１および内側部品１２ならびに板ばねアセンブリ１８およびクランプリング２６／２６’の内部構造はこれらの実施形態の場合と全く同じであってもよい。唯一の違いは、内側部品１２および／または外側ハウジング１１の外部構造との外側接続にかかわる。図４に示される実施形態において、内側部品１２は、制振を必要とする部品、ここではシャフト２に接続される。外側ハウジング１１は、内側部品１２の周りで自由に揺動でき、したがって、任意の他の構造に接続されない。一般に、ダンパを外側ハウジング１１により制振を必要とする構造と結合させることもでき、その場合、内側部品１２を自由に回転させることができる。

以上、本発明を説明目的で特定の実施形態により開示してきた。しかしながら、本発明は、これらに限定されず、添付の特許請求の範囲に規定される全ての形態を備える。特に、組み合わせてあるいは同じ文脈で明示的に開示されない場合であっても、これが技術的に可能である限り、前述した個々の特徴を組み合わせることができる。

１…第１のシャフト、２…第２のシャフト、１０…回転弾性継手、１１…外側ハウジング、１２…内側部品、１３…第１のフランジ、１４…第２のフランジ、１５…チャンバ、１６…中間部片、１７…オーバーフローチャネル、１８…板ばねアセンブリ、１９…板ばね、２０…ワッシャ、２１…外側端部、２２…受容部、２３…内側端部、２４…側壁、２５…軸線方向溝、２６，２６’…クランプリング、２７…端面、２８…径方向隙間、２９，２９’…円錐状の内周面、３０…ねじ

Claims (10)

1. フランジ（１３）を含む外側ハウジング（１１）と、
   前記外側ハウジング（１１）内に配置されて前記外側ハウジング（１１）に対して回転可能である内側部品（１２）と、
   前記内側部品（１２）の周囲に配置されるとともに、制振媒体が充填される複数のチャンバ（１５）を形成するために、互いに周方向にて離間されて配置された複数の中間部片（１６）と、
   それぞれが、１つ以上の板ばね（１９）を有し、前記チャンバ（１５）内に配置されるとともに、互いに隣合う前記中間部片（１６）間に形成される受容部（２２）と係合する外側端部（２１）と前記内側部品（１２）と係合する内側端部（２３）とを有する複数の板ばねアセンブリ（１８）と、
   前記中間部片（１６）間に前記板ばねアセンブリ（１８）を固定するために前記中間部片（１６）および前記板ばねアセンブリ（１８）の周囲で延びるクランプリング（２６；２６’）と
   を備えるねじり振動ダンパまたは回転弾性継手において、
   互いに隣合う前記中間部片（１６）間の前記受容部（２２）と対応する前記板ばねアセンブリ（１８）の前記径方向外側端部（２１）とが径方向内側に先細っており、
   前記中間部片（１６）が前記外側ハウジング（１１）の前記フランジ（１３）に一体形成され、
   前記板ばねアセンブリ（１８）の前記径方向外側端部（２１）がクランプリング（２６；２６’）によって前記受容部（２２）内へ径方向に付勢されることを特徴とする、ねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
2. 前記クランプリング（２６）が径方向隙間（２８）の分だけ前記中間部片（１６）から離間されることを特徴とする、請求項１に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
3. 前記クランプリング（２６）が、前記板ばねアセンブリ（１８）の前記外側端部（２１）と係合する内周面（２９）を有し、前記内周面（２９）が軸線方向に先細り、前記板ばねアセンブリ（１８）の前記外側端部（２１）が対応して先細る端面（２７）を有す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または回転弾性継手。
4. 前記クランプリング（２６）が前記板ばねアセンブリ（１８）の前記外側端部（２１）に軸線方向に押し付けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
5. 前記クランプリング（２６’）が前記外側ハウジング（１１）の前記フランジ（１３）と一体形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
6. 前記板ばねアセンブリ（１８）が、前記フランジ（１３）に一体形成された互いに隣合う前記中間部片（１６）間にある前記受容部（２０）で、前記フランジ（１３）に一体形成される前記クランプリング（２６’）によって径方向で画定される前記受容部（２２）内へ、軸線方向に押し込まれることを特徴とする、請求項５に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
7. 前記外側ハウジング（１１）が、前記フランジ（１３）と対向して配置される更なるフランジ（１４）を備え、前記更なるフランジ（１４）が、前記中間部片（１６）に固定されるとともに、クランプリング（２６；２６’）の軸線方向の面を少なくとも部分的に覆うように径方向に延びることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
8. 前記中間部片（１６）が切削によって前記フランジ（１３）に一体形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
9. 前記中間部片（１６）の径方向内側端部と前記内側部品（１２）の外周面との間にオーバーフローチャネル（１７）が形成され、前記オーバーフローチャネル（１７）が、互いに隣合う前記チャンバ（１５）間を液圧的に接続して、制振媒体が前記オーバーフローチャネルを通じて流れる際に制振をもたらすことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。
10. 前記内側部品（１２）に軸線方向溝（２５）が形成され、前記軸線方向溝（２５）が前記板ばねアセンブリ（１８）の前記内側端部（２３）と関節のような結合態様で係合することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパまたは回転弾性継手。

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