JP2018091487A - 安定化された転動要素を備えた振り子式ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状を改善することによって安定性を高めた１つまたは複数の転動要素を備えた振り子式のダンパ装置を実現する。
【解決手段】この装置は、支持体２と、２個のおもりと、２個の転動要素とを含み、一方の転動要素１０が、おもりの一方または支持体と転がり接触するための半径方向かつ周方向の２個の突起１７を備え、これらの突起１７が、それぞれ、同じ最大直径（Ｄ_Ｍ）のゾーンを有し、これらの２個の突起１７が、最大直径ゾーンの間に、直径がこの最大直径よりも小さい、軸受面の環状ゾーン１８を画定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、安定化された転動要素を備えた振り子式ダンパ装置に関する。

従来技術では、限定的ではないが特に自動車のトランスミッションに装備され、振り子式ダンパまたは振り子ダンパとも呼ばれる、振り子式のトーショナルダンパ装置が知られている。

自動車のトランスミッションでは、少なくとも１つのトーショナルダンパ装置は、エンジンの非周期性による振動をフィルタリングするために、一般に、摩擦クラッチまたは、ロックアップクラッチを備えた流体力学的な連結装置等の、エンジンをギヤボックスに選択的に接続可能なクラッチに結合される。

実際、内燃機関は、エンジンの気筒内で爆発が連続するために非周期性を有し、この非周期性は、特に気筒数に応じて変化する。

したがって、トーショナルダンパ装置のダンパ手段は、非周期性により生じた振動をフィルタリングする機能を有し、エンジントルクがギヤボックスに伝達される前に介在する。

ダンパ手段がないと、振動がギヤボックスに伝えられて、動作時に、特に望ましくない衝撃、ノイズまたは騒音を発生することになる。

少なくとも１つの所定の周波数の振動をフィルタリング可能な１つまたは複数のダンパ手段を用いる理由の１つはそれである。

特許文献１は、振り子式のダンパ装置を記載している。

このダンパ装置は、エンジンシャフトに回転結合される支持体と、支持体に周方向に配分された少なくとも１組のおもり、一般には複数組のおもりとを備えている。

複数組のおもりは、エンジンシャフトの回転軸の周囲に配置されており、各組のおもりは、エンジンシャフトの回転軸にほぼ平行でかつ当該回転軸を中心として回転駆動される振動軸を中心として、振動自在である。

回転不規則性に反応する場合、おもりは、上記振動軸を中心として各おもりの重心が振動するように移動する。これらのおもりの慣性作用によってエンジンの非周期性が低減される。

エンジンシャフトの回転軸に対する各おもりの質量中心の半径方向の位置は、振動軸に対するこの質量中心の距離と同様に、遠心力の作用下で、各おもりの振動周波数がエンジンシャフトの回転速度に比例するように特に設定されており、この倍数は、たとえば、アイドリングに近い著しく不規則な回転の原因となりうる振動の支配的な高調波次数に近い値をとることがある。

一般に、支持体は半径方向に延びており、複数の振り子が可動式に取り付けられる２個の向かい合った平面を備えている。

各振り子は、一般に２個のおもりを有し、これらのおもりの各々が、通常は２個の転動要素を用いて支持体の片面に可動式に取り付けられる。各々の転動要素は、支持体と各おもりとに同時に転がり接触し、あるいは場合によっては、これらのおもりの結合を可能にする結合要素と転がり接触する。

支持体と振り子との回転駆動のために、転動要素とおもりは、大きな遠心力を受け、この遠心力は、一方では支持体との接触点で、他方では、おもりまたは結合要素との接触点で、局所的な応力あるいは高い圧力となって現れる。これらの応力あるいは圧力は、転動要素の縁では、「エッジ作用」と呼ばれる現象のためにさらに増加する。

その結果、特に、縁の位置で転動要素の表面が劣化するリスクを生じ、あるいは、縁の変形によって「樽型」の形状に至る変形を生じる。

従来技術では、新品状態ですでに樽型の輪郭を有する軸受面を備えるように、転動要素を設計することがすでに知られている。

これにより、エッジ作用が回避され、こうした縁の劣化リスクが回避される。同様に、縁の位置でやや丸みを帯びた輪郭を構成することも可能である。しかし、完全な形状の円筒部分を縁ゾーンの間に形成するのでなければ（これは工業的にほぼ不可能である）、接触縁の形状は、ほぼ樽型の形状に向かって変化していく可能性がある。

そのため、樽型の形状の接触縁を備えた転動要素を直接形成しようと、あるいは、縁の変形のために形状が樽型形状に向かって変化していこうと、転動要素が樽型の形状を得る傾向になるリスクが存在する。

ところで、このような形状は、制御されない単一の接触点により転動要素を不安定にし、転動軸に対して垂直な転動要素の半径方向の面は、支持体の面に対して角度的にさまざまに揺動しうる。こうした安定性の問題は、明らかに振り子式のシステムの適正な動作を損ない、システムの劣化を招く可能性がある。

米国特許第２０１０／０１２２６０５号明細書

本発明は、形状を改善することによって安定性を高めた１つまたは複数の転動要素を備えた振り子式のダンパ装置を実現することを目的とする。

このため、本発明は、内燃機関に接続されるように構成された振り子式ダンパ装置であって、支持軸といわれる軸を中心として回転移動する少なくとも１つの支持体と、少なくとも１つの転動要素によって支持体に可動式に取り付けられた少なくとも１つの第１のおもり（および任意選択により第２のおもり）を含む少なくとも１つの振り子と、を備えている装置を目的とし、この装置は、転動要素が、少なくとも１つの軸受面、いわゆる安定軸受面を有し、安定軸受面の各々が、転動軸といわれる同一の軸を中心として回転対称であり、この安定軸受面の各々が、また、
−安定軸受面に向かい合って配置されて第１のおもりと支持体とのうちの選択された１つの要素に属する１つの軸受面、いわゆる係合軸受面と転がり接触する、半径方向かつ周方向の２個の突起を有し、これらの突起が、それぞれ、最大直径のゾーンを有し、この最大直径が、２個の突起に対してほぼ同じであり、
−２個の突起の最大直径のゾーンの間に、この最大直径よりも小さい一定または可変直径の中央環状ゾーンを有し、２個の突起が、支持体または第１のおもりと転がり接触可能であることを特徴とする。

周方向直径が最大直径よりも小さい２個の突起間の中央環状ゾーンの存在によって、転動要素は、２個の突起に対応する同じ最大直径の２個のゾーンに対応して互いに分離された平行な２個の異なる接触ゾーンで転動可能である。これにより、転動要素は、「樽型」の軸受面の輪郭で製造されるものとは違って、軸方向にも半径方向にも高い安定性を付与される。樽型の場合、樽型の楕円形の輪郭に沿って、位置制御が行われない１つの接触点しか得られない。

有利には、上記突起の各々が、連続曲線を形成する軸方向の輪郭を有し、２個の突起の最大直径のゾーンの各々が、この最大直径よりも小さい一定または可変の直径の端部環状ゾーンから中央環状ゾーンを分離している。軸方向の回転ゾーンの一定または可変の直径、すなわち周方向直径は、半径方向の面に配置された、この軸受面の１つの円の直径に対応することが分かる。

上記突起の各々に対して、最大直径の各ゾーンは、半径方向の面に配置された１つの円にほぼ帰着させることができる。

一般に、最大直径の２個の環状ゾーンにより画定される中央環状ゾーンは、周方向の直径が最大直径よりわずかに小さいゾーンであり、軸受面の輪郭の変化は非常に限られたものであるので、転動要素の摩耗につれて、接触する軸受面の表面の弾性変形時の接触をより大きくすることができる。最大直径と、中央環状ゾーンの最小直径との間の値の差は、一般に１〜８０マイクロメートルの範囲に含まれ、しばしば８〜８０マイクロメートル、好ましくは２０〜６０マイクロメートル、非常に好ましくは４０〜５０マイクロメートルの範囲に含まれる。

中央環状ゾーンの外で、安定軸受面と係合軸受面との間の半径方向の最大距離は、一般に１６〜１６０マイクロメートル、好ましくは４０〜８０マイクロメートルの範囲に含まれる。これによって、輪郭の変化を少なく保ち、転動要素の摩耗につれて接触を最大化し、エッジ作用をなくすことができる。

一般に、安定軸受面と係合軸面は、少なくとも１つの軸方向端部の円をそれぞれが含み、この２つの円が、同一の半径方向の面、いわゆる、向かい合った上記軸受面の軸方向端部の面において、向かい合って配置される。有利には、最大直径の２つのゾーンのいずれか一方に属する一点と、上記の軸方向端部の面との間の最小距離が、２００〜８００マイクロメートル、好ましくは４００〜５００マイクロメートルの範囲に含まれる。このようにして、２個の突起は、軸受面の縁から十分に離隔されるが、しかし、その一方で相互の間に、たとえば１〜８ミリメートル、好ましくは２．５〜６．５ミリメートルの著しい距離を保持するので、安定回転軸受面に高い安定性がもたらされる。

しかし、好ましくは、装置は、第２のおもりを有しており、第１のおもりと第２のおもりは、支持体の２つの対向面に向かい合って可動式に取り付けられ、転動要素は、第１および第２のおもりとそれぞれ転がり接触する第１および第２の安定軸受面を有し、突起の最大直径が、この２つの安定軸受面に対してほぼ同じである。

装置は、また、第２のおもりを有しており、第１のおもりと第２のおもりは、支持体の２つの対向面に向かい合って可動式に取り付けられ、これらのおもりが、少なくとも１つの結合要素を介して互いに結合され、２個の突起が、支持体に属する第１の係合軸受面と、結合要素に属する第２の軸受面（同様に係合軸受面と呼ぶこともできる）とに転がり接触する。

さらに好ましくは、転動要素は、支持体と転がり接触する第３の安定軸受面をさらに有し、好ましくは、この第３の安定軸受面の突起の最大直径が、第１および第２の安定軸受面の共通の最大直径よりも大きい。このタイプの転動要素は、ときとして「２個の直径を持つローラ」と呼ばれる。

好ましくは、すべての振り子のためのすべての転動要素が、それらに結合されるおもりと接触する場合も、支持体と接触する場合も、安定軸受面を有している。

さらに、本発明の別の目的は、上記のような振り子式ダンパ装置を備えた、シングル、デュアル、または多段式クラッチにある。

本発明は、添付図面を参照しながら例としてのみ挙げられた以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。

振り子の支持体と、この支持体に取り付けられた複数の振り子式おもりとを備えた、本発明の第１の実施形態による振り子式ダンパ装置の部分斜視図である。 １つの転動要素を示す、図１の装置の別の部分斜視図である。 図２の転動要素の安定軸受面を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す断面図である。 図２の転動要素の安定軸受面を、図３に示されたこの転動要素の変形実施形態で示す断面図である。 本発明の第２の実施形態による振り子式ダンパ装置の転動要素を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による振り子式ダンパ装置の転動要素を示す断面図である。

図１から図４は、本発明の第１の実施形態による振り子式ダンパ装置１を部分的に示しており、２個のおもりは、１つまたは複数の転動要素と協働する少なくとも１つの結合要素８によって結合されている（その場合、おもりと転動要素は直接協働しない）。図１では、装置１が、複数の振り子のための支持体２を含み、これらの振り子が、たとえばクラッチの位相合わせリングである支持体２に周方向に配分されていることが分かる。支持体２は、半径方向に延びる、ほぼ平らな環状である。

図１は、２個の第１のおもり４と、２個の第２のおもり６とを示しており、第１のおもりの各々が、支持体２の片面に配置され、この第１のおもりの各々が、第１の面の反対側にある支持体２の第２の面に配置された第２のおもりに結合されている。向かい合って組み合わされる２個のおもり４と６は、互いに結合され、各おもりが、これらのおもりに設けられた刳り抜きに嵌め込まれる２個の結合要素８に結合されて取り付けられている。これらの結合要素は、それぞれが、一般には軸方向に延びており、すなわち、支持体２の軸に平行に延びている。

図２は、支持体２と、結合要素８と、断面が円形の円筒ローラからなる転動要素１０とを示す図１の装置の別の部分斜視図であり、転動要素は、結合要素８の軸受面８Ａと、支持体２の縁２Ａに配置された係合軸受面とで転動可能な、安定軸受面を含んでいる。図３では、安定軸受面と係合軸受面とが示されている。縁２Ａは、結合要素８と転動要素１０とを通過可能にする支持体２の刳り抜きを画定している。

変形実施形態では、結合要素８を第１のおもり４または第２のおもり６に組み込むことも可能である。

第１のおもり４と、この第１のおもりに組み合わされる第２のおもり６と、対応する２個の結合要素８とからなるアセンブリが、支持体２で振動可能な振り子を構成する。

図３は、図２に示されたＩＩＩ−ＩＩＩ線を含む転動要素の軸方向の面において、支持体と接触する転動要素１０の安定軸受面を示す断面図である。転動要素１０の安定軸受面１２は、地点ＡとＢとの間に延び、支持体２に配置されて地点Ｃと地点Ｄとの間に延びる平らな係合軸受面１４に向かい合っている。

転動軸１６を中心として回転対称なこの安定軸受面１２は、図３の軸方向の面において、地点Ａ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＢを通る可変輪郭を形成する。

以下、便宜上、軸方向および半径方向という表現は、転動軸１６を基準とする。

図３の面において、各地点ＥとＧは、周方向の直径Ｄ_Ｍが最大になる、半径方向かつ周方向の突起１７の地点に対応する。地点ＥとＧの間に含まれる輪郭部分は、周方向の最小直径Ｄ１に対応する下部地点Ｆを特に含む凹部を形成する。

安定軸受面１２は回転対称であるので、凹部の輪郭は、安定軸受面に属する中央環状面１８の軸方向の輪郭であり、中央環状面は、周方向の直径Ｄ_Ｍが最大になる地点ＥとＧをそれぞれ含んで２個の半径方向の面に配置された、２個の円により画定される。この中央環状面１８（地点ＥとＧを通る安定軸受面１２の２個の円の間に厳密には含まれる）では、周方向の直径が最大直径Ｄ_Ｍより小さい。

２個の周方向の突起１７の存在により、軸方向の面において２個の離れた地点ＥとＧの間の優先的な支点に対応する上記の２個の円に沿って、転動要素１０と支持体２との間（ならびに、図２に示すように転動要素１０と結合要素８との間）で、優先的な転がり接触が保証される。これは、接触点が場合によっては１個しかなくて制御が行われない樽型形状を持つ接触輪郭の場合とは異なり、軸受面に高い安定性が付与される。

安定軸受面１２と、支持体２における係合軸受面１４との間の距離が（中央環状面１８の外にある向かい合ったゾーンに関しては少なくとも）最大になる端部地点ＡとＢとの位置で、周方向の直径Ｄ_２が最大直径Ｄ_Ｍ付近にとどまるように、安定軸受面１２の輪郭は、わずかに変化するにすぎない。このようにして、地点ＡとＣを中心としてわずかに変化する輪郭によって、エッジ作用を回避するとともに、転動要素１０の摩耗につれて、この摩耗により突起の輪郭の曲率の減少あるいは突起頂部の部分的な平坦化が生じ、大きな接触が確保される。

図４は、同様に転動要素の軸１６に対する軸方向の面において、本発明による装置の安定軸受面の輪郭の１つの変形実施形態を示しており、この輪郭は、周方向の直径Ｄ_Ｍが最大になる２個の地点区間ＨＩとＪＫとを含んで、これらの区間の各々が、転動要素１０を中心とする最大直径Ｄ_Ｍの環状ゾーン１９を形成している。これにより、転動要素が新品であるとき、転動要素と支持体２との接触が増す。最大直径の面１９は、輪郭がそれぞれ一方ではＡとＨとの間、他方ではＫとＢとの間に延びている２個の端部環状ゾーン２０を同様に画定している。

図５と図６は、それぞれ本発明の第２および第３の実施形態による振り子式ダンパ装置の転動要素を示しており、これらの実施形態では、２個のおもりの結合要素と転動要素とが協働するのではなく、これらの２個のおもりの各々と転動要素とが直接協働している。

図５は、本発明の第２の実施形態による装置の転動要素１０を示しており、おもりとの接触のための樽型の輪郭の２個の安定化されない軸受面２１と、支持体との接触のための２個の突起１７を含む安定軸受面とを有している。

図６は、さらに、本発明の第３の実施形態（好適な実施形態）による装置の転動要素を示しており、３個の安定軸受面すなわち、支持体との接触のために２個の突起１７を含む第１の安定軸受面と、第１のおもりとの接触のために２個の突起２２を含む第２の安定軸受面と、第２のおもりとの接触のために２個の突起２４を含む第３の安定軸受面とを備えている。

このような転動要素は、安定性が最大化する。第１の安定軸受面の位置における転動要素１０の最大直径Ｄ_Ｍ１は、おもりとの接触軸受面に対応する最大直径Ｄ_Ｍ２およびＤ_Ｍ３よりも大きく、これによって、支持体との接触を増すことができ、支持体は、２個のおもり全体の慣性作用にしたがう。通常は、直径Ｄ_Ｍ２と直径Ｄ_Ｍ３は同じである。

図５と図６の装置は、１つの軸受面は支持体との、２つの軸受面おもりとの、３個の軸受面を含んでおり、支持体と、おもりの結合要素８とに同時に接触するたった１個の軸受面を含んでいるわけではない。

本発明は、上記の実施形態に制限されるものではなく、当業者は、特に、従来技術から公知の他の要素を本発明と一緒に用いることが可能である。

特に、以下のような１つまたは複数の変形実施形態による振り子式ダンパ装置を同様に使用可能である。

−１つまたは複数の転動要素と協働する、２個のおもりの単一の結合要素を備えた装置
−２個の支持体要素の間に配置された単一のおもりを有する装置
−振り子ごとに少なくとも３個の転動要素を備えている装置
など。

Claims (11)

1. 内燃機関に接続されるように構成された振り子式ダンパ装置（１）であって、
   支持軸といわれる軸を中心として回転移動する少なくとも１つの支持体（２）と、
   少なくとも１つの転動要素（１０）によって前記支持体（２）に可動式に取り付けられた少なくとも１つの第１のおもり（４）を含む少なくとも１つの振り子と、を備え、
   −前記転動要素（１０）が、少なくとも１つの軸受面、いわゆる安定軸受面（１２）を有し、前記安定軸受面（１２）の各々が、転動軸といわれる同一の軸（１６）を中心として回転対称であり、
   −前記安定軸受面の各々が、前記安定軸受面に向かい合って配置されて前記第１のおもり（４）と前記支持体（２）とのうちの選択された１つの要素に属する少なくとも１つの軸受面、いわゆる係合軸受面（１４）と転がり接触する、半径方向かつ周方向の２個の突起（１７、２２、２４）を有し、これらの突起（１７、２２、２４）が、それぞれ、最大直径（Ｄ_Ｍ、Ｄ_Ｍ１、Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）のゾーン（１９）を有し、この最大直径が、前記２個の突起（１７、２２、２４）についてほぼ同じであり、
   −前記２個の突起（１７、２２、２４）の最大直径のゾーン（１９）の間に、前記最大直径（Ｄ_Ｍ、Ｄ_Ｍ１、Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）よりも小さい一定または可変直径の中央環状ゾーン（１８）を有し、前記２個の突起（２２）が、前記第１のおもりと転がり接触する、振り子式ダンパ装置。
2. 前記突起（１７、２２、２４）の各々が、連続曲線を形成する軸方向の輪郭を有し、前記２個の突起（１７、２２、２４）の最大直径のゾーン（１９）の各々が、前記最大直径（Ｄ_Ｍ、Ｄ_Ｍ１、Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）よりも小さい一定または可変直径の端部環状ゾーン（２０）から前記中央環状ゾーン（１８）を分離している、請求項１に記載の装置。
3. 前記突起（１７、２２、２４）の各々に対して、最大直径（Ｄ_Ｍ、Ｄ_Ｍ１、Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）のゾーンは、半径方向の面に配置された１つの円にほぼ帰着される、請求項２に記載の装置。
4. 最大直径（Ｄ_Ｍ、Ｄ_Ｍ１、Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）と、前記中央環状ゾーン（１８）の最小直径（Ｄ_１）との値の差が、１〜８０マイクロメートルの範囲に含まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記中央環状ゾーン（１８）の外で、前記安定軸受面（１２）と前記係合軸受面（１４）との間の半径方向の最大距離が、１６〜１６０マイクロメートルの範囲に含まれる、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記安定軸受面（１２）と前記係合軸受面（１４）とが、同一の半径方向の面、いわゆる、向かい合ったこれらの軸受面の軸方向端部の面において、向かい合って配置された個々の端部の円により画定され、前記最大直径（Ｄ_Ｍ、Ｄ_Ｍ１、Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）の２つのゾーンのいずれか一方に属する一点と、前記軸方向端部の面との間の最小距離が、２００〜８００マイクロメートルの範囲に含まれる、請求項５に記載の装置。
7. 前記２個の突起（１７）が、前記支持体（２）と転がり接触する、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 第２のおもり（６）を有しており、前記第１のおもり（４）と前記第２のおもり（６）とが、前記支持体（２）の２つの対向面に向かい合って可動式に取り付けられ、前記転動要素（１０）が、前記第１および第２のおもりとそれぞれ転がり接触する第１および第２の安定軸受面を有し、前記突起（２２、２４）の最大直径（Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）が、この２つの安定軸受面についてほぼ同じである、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
9. 第２のおもり（６）を有しており、前記第１のおもり（４）と前記第２のおもり（６）とが、前記支持体（２）の２つの対向面に向かい合って可動式に取り付けられ、これらのおもりが、少なくとも１つの結合要素（８）を介して互いに結合され、前記２個の突起が、前記支持体（２）に属する第１の係合軸受面と、前記結合要素（８）に属する第２の軸受面とに転がり接触する、請求項７に記載の装置。
10. 前記転動要素（１０）が、前記支持体（２）と転がり接触する第３の安定軸受面を有し、この第３の安定軸受面の突起（１７）の最大直径（Ｄ_Ｍ１）が、前記第１および第２の安定軸受面の共通の最大直径（Ｄ_Ｍ２、Ｄ_Ｍ３）よりも大きい、請求項８に記載の装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置である、振り子式ダンパ装置を備えたクラッチ。

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