JP2016515965A - 車両用ロータリーダンパ - Google Patents

Abstract

車輪及び車体間における相対運動を減衰するための車両用ロータリーダンパは、互いに作動連結された複数のギヤを含むギヤ段が設けられ、これらギヤの回転運動により油圧媒体を吐出させて油圧減衰を生じさせる構成とされている。【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載した形式の、相対運動を減衰するための車両用ロータリーダンパに関する。

自動車工学の技術分野においては、直線運動を減衰するためのリニアダンパが既知である。特許文献１（ドイツ国特許出願公開第102008042389号明細書）には、ロータリーダンパが開示されている。このロータリーダンパは、内側の固定部分と、内側部分に対して回転可能な外側部分とで構成され、外側部分は、回転を生じさせるためのレバーに結合されている。内側部分及び外側部分の間には、多板クラッチとして構成された摩擦係合クラッチが配置され、その摩擦板が、内側部分及び外側部分と交互に、かつ堅固に結合されている。外側部分は、レバー領域においてスピンドル駆動部の第１要素に固定され、該第１要素は、ボールによって第２要素上で回転移動可能とされ、第２要素の傾斜に応じて軸線方向運動を生じる。このため、外側部分の回転運動が、スピンドル駆動部を介して第１要素の軸線方向運動、従って外側部分の軸線方向運動に変換され、これによりクラッチにおける摩擦面の接触が生じる。この場合、内側部分及び外側部分が結合される。その結果、外側部分に制動力が生じ、回転運動が減衰される。

ドイツ国特許出願公開第102008042389号明細書

本発明の課題は、可及的にコンパクトな構成としたロータリーダンパを提供することである。

この課題は、請求項１に記載した特徴により解決される。さらに、本発明の有利な実施形態は、従属請求項、明細書及び図面に記載したとおりである。

車輪及び車体間における相対運動を減衰し、好適には車両用とした本発明に係るロータリーダンパは、コンパクトな構成とするために、作動連結された複数のギヤを含む少なくとも１つのギヤ段を備える。この場合、これら複数のギヤの回転運動により油圧媒体が吐出され、油圧的、流体力学的、流体静力学的、又は流動学的な減衰がもたらされる。

このように、回転運動、従ってギヤなどを介して伝達された相対運動が油圧により効果的に減衰される。レバーを使用することにより垂直方向運動が旋回運動に変換され、更にこの旋回運動が、ギヤ段によってより高速な回転運動に変換される。ギヤ段に統合された少なくとも１つの油圧ポンプが設けられることにより、吸入側及び吐出側を連通したときに油圧による減衰が可能である。この場合の連通に関しては、例えば絞り弁又は電気作動式の比例弁を使用し、また所望の減衰量に応じて弁を開放するか又は完全に閉鎖することができる。

上述した連通に関しては、例えば流入部及び流出部のない略密閉ハウジングを使用し、漏洩により絞り作用を生じさせることもできる。この実施形態は、本発明に係るロータリーダンパが、その作動時間の大部分に亘って最大減衰量をもたらすべきケースで特に有利である。

本発明の有利な実施形態においては、付加的な減衰又は該減衰の能動的な制御のために、少なくとも１つのモータがロータリーダンパに結合される。この場合、例えば永久励起型同期モータ（ＰＳМ）を使用することができるが、異なる形式のモータを使用してもよい。有利には、モータは、減衰量を調整するために、調節可能な抵抗器によって短絡させるか、又は発電機として作動させることができる。代替的には、エンジンによりモータを作動させて車体又は車輪の運動を能動制御することも可能である。

本発明に係るロータリーダンパをモータと組み合わせることには、ギヤ段に統合された油圧ポンプによる受動的かつ基本的な減衰を、受動的又は能動的に作動させるモータによって補完できるという利点がある。これにより、既知の能動的なダンパでは全く回避されないか又は極めて大きなコストによってのみ回避可能であった過負荷等を簡便に回避することが可能である。

ギヤ段としては、少なくとも１つの平歯車段、遊星ギヤ段、サイクロイドギヤ段などを互いに組み合わせることができる。好適には、油圧ポンプとしては、少なくとも１つの外接キヤポンプ、歯付きリングポンプ、内接キヤポンプ、ジロータポンプなどを組み込むことができる。代替的には、ローブポンプ、スクリューポンプ、ロータリーピストンポンプ、ベーンポンプなどを組み込んでもよい。

本発明の他の実施形態においては、例えばギヤ段における端面側のハウジングに極性を異ならせ、かつ互いに電気絶縁させた２個の電極を設けることができる。ギヤ段に統合された油圧ポンプの油圧媒体としては、例えば電気粘性流体（ＥＲＦ又はＥＲＰ）を使用し、配置された電極間で発生させた電界により粘度を変化させることができる。これにより、減衰を付加的に制御するか、又は絞り弁若しくは他の弁の代わりに制御することが可能である。

代替的かつ好適には、油圧媒体として磁性流体を使用し、発生させた磁界によりライン又はポンプ室内における粘度を変化させることができる。有利には、この場合の粘度は、例えばポンプ室内の流体を磁束によって逆方向に磁化することにより、油圧ポンプ内で直接的に変化させることができる。有利には、ポンプ室は、モータの磁極片と磁気結合されることにより、モータに配置されたコイルによる磁化が生じる。

本発明に係るロータリーダンパの他の実施形態においては、油圧減衰を制御するために、中核的な制御ユニット又は複数の離散的な制御ユニットが設けられ、車載データバスシステムと接続可能である。車両において標準利用可能な信号により、車輪及び車体、又は減衰すべき部分に設けられた加速度センサが機能し、減衰すべき運動方向における加速度が測定される。車体には少なくとも１つ、有利には複数のセンサが設けられることにより、全てのモード自由度が感知される。代替的には、少なくとも１つのセンサをロータリーダンパに配置することができる。この場合、付加的なケーブル接続を設ける必要がない。これに加えて、各ロータリーダンパには温度センサを設けることができる。この温度センサにより、モータにおける安全上の監視のみならず、油圧ポンプ内における油圧媒体の温度依存的な粘度を把握しておくことが可能である。

好適には、本発明に係るロータリーダンパは、車輪及び車体間における相対運動を減衰するために使用することができるが、例えば他の機械や構造体を対象とする用途にも使用することができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳述する。

ギヤ段に統合された外接キヤポンプを備える本発明に係るロータリーダンパの第１実施形態を示す略図である。 ギヤ段に統合された２個の内接キヤポンプを備えるロータリーダンパの他の実施形態を示す略図である。 図２の実施形態を示す略図である。 遊星ギヤ段に統合された複数の外接キヤポンプを備えるロータリーダンパの他の実施形態を示す略図である。 図４の実施形態を示す他の略図である。 サイクロイドギヤ段に統合されたジロータポンプを備えるロータリーダンパの他の実施形態を示す略図である。

図１は、本発明に係るロータリーダンパの第１実施形態を示す。この場合、ギヤ段は、平歯車段として構成され、かつポンプ室２を有する外接キヤポンプとして構成された油圧ポンプと共に設けられるよう、ハウジング１に包囲されている。この外接キヤポンプは、吸入側３及び吐出側４を含む。吸入側３及び吐出側４は、調整可能な絞り弁６又は他の弁が設けられたライン５を介して連通されているため、油圧による減衰が調整可能である。

例えば車輪及び車体間における相対運動は、レバー７（図示せず）により、ギヤ段における第１平歯車８の回転運動に変換されるものである。図示の実施形態において、第１平歯車８は、より小さな第２平歯車９と係合しているため、第１平歯車８の回転運動は、より高速な回転運動として第２平歯車９に伝達される。更に、第２平歯車９の軸上にはモータ10（図示せず）が配置され、油圧による減衰が付加的かつ能動的に制御可能である。

代替的には、複数の油圧ポンプを同時に構成する多段ギヤを組み込むこともできる。好適には、これら油圧ポンプを互いに連結することにより、同一の流れ方向を有する油圧回路に媒体が供給可能である。この場合、制御弁により減衰量が規定される。更なる代案として、ポンプの吸入側を互いに接続して連通作用を高めることも可能である。

図２は、複数のギヤ段を備えるロータリーダンパの他の例示的な実施形態を示す。この場合、これらギヤ段により、互いに連結された複数の内接キヤポンプが構成されている。より具体的には、二段ギヤにより、２個の内接キヤポンプが設けられている。このポンプにおいて、減衰すべき相対運動は、リングギヤ11を介して回転運動として伝達され、そのリングギヤ11により、歯付きリング12と共に第１内接キヤポンプ又は第１キヤポンプが構成されている。この場合に歯付きリング12は、リングギヤ11に対して偏心状に配置されている。リングギヤ11の内歯は、歯付きリング12の外歯と係合又は作動連結しているため、三日月状の第１ポンプ室2Aが形成されている。更に、歯付きリング12及びリングギヤ11に対して同心円状に配置された平歯車13の間には、第２内接キヤポンプが構成されている。この場合、歯付きリング12の内歯は、平歯車13の外歯と係合又は作動連結しているため、三日月状の第２ポンプ室2Bが形成されている。また、平歯車13により、モータ10を作動させて減衰量を能動的に制御することができる。このタイプのロータリーダンパは、端面側において、ギヤ及びハウジングの間に例えば調整可能な断面を有するシール及び／又は流路を備える。

図３は、図２のロータリーダンパにおける実施形態の略図である。この場合、内接キヤポンプを構成するギヤ段の前方に遊星ギヤ段14が例示的に結合されている。例えばレバー７は、遊星ギヤ段14のリングギヤ15に結合され、遊星キャリア16は、ハウジング１上で支持されている。また、サンギヤ17は、第１内接ポンプのリングギヤ11に結合されている。更に、油圧ポンプを構成するギヤ段の平歯車13は、モータ10に結合されている。油圧ポンプとしては、内接キヤポンプの他に、外接キヤポンプ、歯付きリングポンプなどを使用することもできる。

図４及び図５は、ロータリーダンパの代替的な実施形態を示す。この場合、複数の外接キヤポンプが特殊な遊星ギヤ段14Aに組み込まれると共に、外接キヤポンプとして機能する付加的な又は更なる遊星ギヤ19が遊星ギヤ段14Aに配置されている。これら更なる遊星ギヤ19も、サンギヤ17Aと係合した遊星ギヤ18に加えて、遊星キャリア16Aに支持されると共に、やはり遊星ギヤ段のリングギヤ15Aと係合している。この場合に遊星キャリア16Aは、更なる遊星ギヤ19周りに吸入側及び吐出側を含むポンプ室20が設けられるよう構成されている。

遊星キャリア16Aの軸線方向における表側及び裏側それぞれには、流路21が設けられている。これら流路21は、図５において例えばポンプ室20の吸入側を表している。この場合、吐出側における対応の流路は、遊星キャリア16Aの裏側か又は表側に配置されている。それぞれの流路21は、吐出側における対応の環状流路と連通する軸線方向通路23を介して、環状流路22に通じている。このように、図示の実施形態においても、吐出側及び吸入側が互いに連通している。この場合も、調整可能な絞り弁又は他の弁を設けることが可能である。

環状流路22の直径は、遊星キャリア16Aを通過するサンギヤ17Aにおける軸の直径に比べてより大きい構成とされている。

図６は、本発明に係るロータリーダンパの他の実施形態を示す。この場合、ギヤ段がサイクロイドギヤとして構成され、ジロータポンプが統合されている。代替的には、ローブポンプ、スクリューポンプ、ロータリーピストンポンプ、ベーンポンプなどを組み込んでもよい。

図示のジロータポンプにおいては、図２の実施形態と同様に、内歯を有するリングギヤ11Aが歯付きリング12Aと係合している。更に、この歯付きリング12Aの内歯は、例えばモータ10を作動させるよう、サンギヤとして機能する平歯車13Aと係合している。リングギヤ11Aは、レバー７を介しての相対運動により回転する。

上述した実施形態に関わらず、少なくとも１つの油圧ポンプの前方又は後方又は中間において、油圧ポンプ機能を有さない付加的なギヤ段を任意に配置することもできる。この場合にモータ10は、過負荷を回避するために、例えばスリップクラッチを介して、油圧ポンプ機能を有さない付加的なギヤ段に結合することが可能である。モータ10におけるロータの後方には、更なるギヤ段又は油圧ポンプを配置することができる。

１ ハウジング
2，2A，2B ポンプ室
３ 吸入側
４ 吐出側
５ ライン
６ 絞り弁
７ レバー
８ 第１平歯車
９ 第２平歯車
10 モータ
11，11A リングギヤ
12，12A 歯付きリング
13，13A 平歯車
14，14A 遊星ギヤ段
15，15A リングギヤ
16，16A 遊星キャリア
17，17A サンギヤ
18 遊星ギヤ
19 付加的な遊星ギヤ
20 ポンプ室
21 流路
22 環状流路
23 軸線方向通路

Claims (21)

1. 車輪と車体との間の相対運動を減衰するための車両用ロータリーダンパであって、互いに作動連結された複数のギヤを含む少なくとも１つのギヤ段を備え、これらギヤの回転運動により油圧媒体を吐出させて油圧減衰を生じさせることを特徴とするロータリーダンパ。
2. 請求項１に記載のロータリーダンパであって、前記ギヤ段に統合された少なくとも１つの油圧ポンプを備えることを特徴とするロータリーダンパ。
3. 請求項１又は２に記載のロータリーダンパであって、前記ギヤ段として、少なくとも１つの平歯車段、及び／又は、少なくとも１つの遊星ギヤ段、及び／又は少なくとも１つのサイクロイドギヤ段を備えることを特徴とするロータリーダンパ。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、前記油圧ポンプとして、少なくとも１つの外接キヤポンプ、及び／又は、少なくとも１つの歯付きリングポンプ、及び／又は、少なくとも１つの内接キヤポンプ、及び／又は、少なくとも１つのジロータポンプを備えることを特徴とするロータリーダンパ。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、前記ギヤ段は、平歯車段として構成されると共にハウジング（１）内に配置され、これにより、吸入側（３）及び吐出側（４）を含むポンプ室（２）を有する外接キヤポンプが前記油圧ポンプとして設けられ、前記吸入側（３）及び前記吐出側（４）が互いに連通して油圧減衰を生じさせることを特徴とするロータリーダンパ。
6. 請求項５に記載のロータリーダンパであって、前記相対運動は、レバー（７）を介して、前記平歯車段の第１平歯車（８）に回転運動として伝達可能であり、また、前記第１平歯車（８）と係合する第２平歯車（９）は、能動的な減衰制御又はエネルギ回収のためにモータ（10）に結合されていることを特徴とするロータリーダンパ。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、互いに連結された複数の油圧ポンプを構成する複数のギヤ段を備えることを特徴とするロータリーダンパ。
8. 請求項７に記載のロータリーダンパであって、リングギヤ（11）と、該リングギヤ（11）に対して偏心状に配置された歯付きリング（12）とを含む第１内接キヤポンプが設けられ、前記リングギヤ（11）の内歯及び前記歯付きリング（12）の外歯は、三日月状の第１ポンプ室（2A）を形成するよう互いに係合していることを特徴とするロータリーダンパ。
9. 請求項８に記載のロータリーダンパであって、前記歯付きリング（12）と、前記リングギヤ（11）に対して同心的に配置された平歯車（13）との間に第２内接キヤポンプを備え、前記歯付きリング（12）の内歯及び前記平歯車（13）の外歯が、三日月状の第２ポンプ室（2B）を形成するよう互いに係合していることを特徴とするロータリーダンパ。
10. 請求項８又は９に記載のロータリーダンパであって、前記リングギヤ（11）は、前置結合された遊星ギヤ段（14）のサンギヤ（17）を介して、相対運動を伝達するための前記レバー（７）に結合されていることを特徴とするロータリーダンパ。
11. 請求項８〜１０の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、前記リングギヤ（11）に対して同心的に配置された前記平歯車（13）は、モータ（10）に結合されていることを特徴とするロータリーダンパ。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、複数の油圧ポンプが遊星ギヤ段（14A）に統合されていることを特徴とするロータリーダンパ。
13. 請求項１２に記載のロータリーダンパであって、サンギヤ（17A）と係合する遊星ギヤ（18）に加えて、リングギヤ（11A）と係合する更なる遊星ギヤ（19）が遊星キャリア（16A）に取り付けられ、該遊星キャリア（16A）は、前記更なる遊星ギヤ（19）周りに、吸入側及び吐出側を含むポンプ室（20）が設けられる構成とされていることを特徴とするロータリーダンパ。
14. 請求項１３に記載のロータリーダンパであって、前記遊星キャリア（16A）の軸線方向における前後両側に流路（21）が設けられ、該流路（21）により、前記更なる遊星ギヤ（19）に割り当てられた前記ポンプ室（20）の吸入側及び吐出側が連通することを特徴とするロータリーダンパ。
15. 請求項１４に記載のロータリーダンパであって、それぞれの前記流路（21）は、対応する環状流路（22）に接続し、前記吐出側及び吸入側における前記環状流路（22）は、軸線方向通路（23）を介して互いに連通することを特徴とするロータリーダンパ。
16. 請求項１〜１５の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、ジロータポンプが統合されたサイクロイドギヤ段を備えることを特徴とするロータリーダンパ。
17. 請求項１〜１６の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、前記モータ（10）が、スリップクラッチを介して、少なくとも１つの油圧ポンプを含むギヤ段に結合されていることを特徴とするロータリーダンパ。
18. 請求項１〜１７の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、前記ギヤ段のハウジング（１）には、互いに電気絶縁された２つの電極が設けられ、更に、油圧媒体として電気粘性流体又は電気粘性ペーストが使用され、該電気粘性流体又は電気粘性ペーストの粘度が、前記電極で発生させた電界により可変であることを特徴とするロータリーダンパ。
19. 請求項１〜１８の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、油圧媒体として磁性流体が使用され、該記磁性流体の粘度が、前記モータ（10）で発生させた磁界により可変であることを特徴とするロータリーダンパ。
20. 請求項１〜１９の何れか一項に記載のロータリーダンパであって、油圧減衰を制御するために少なくとも１つの中核的な制御ユニット又は複数の離散的な制御ユニットを備え、該制御ユニットが車載データバスシステムに接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。
21. 請求項２０に記載のロータリーダンパであって、前記制御ユニットは、信号伝送のために少なくとも１つのセンサに接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

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