JP2018151073A - 車両のトルク伝達デバイス用の振動ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋状スプリングは最大エンジントルクの伝達を可能にするのに十分な剛性を有するようにする【解決手段】回転軸Ｘの周りを相互に相対的に回転可能な第１の要素１及び第２の要素２と、第１の要素１と第２の要素２との間でトルクを伝達して回転アサイクリズムを減衰させる減衰手段とを備える。減衰手段は、第１の要素１に固定的に据え付けられてカム面６が設けられる弾性ブレード４を有し、ダンパーは、第２の要素２によって支持されカム面６と協働するように配置されるカム従動子５を有する。第１の要素１と第２の要素２との間における角度安静位置に対する角度変移に関し、カム従動子６は弾性ブレード４に対して湾曲させる力を働かせ、前記第１の要素１及び前記第２の要素２を前記角度安静位置に戻すことを可能にする応答力をもたらすように、カム面６は配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、トルク伝達デバイスに適合するように意図されたねじり振動ダンパーに関する。より詳細には、本発明は車両トランスミッションの分野に関する。

車両トランスミッションの分野において、内燃機関によって発生する振動及びアサイクリズム（ａｃｙｃｌｉｓｍｓ）の吸収及び減衰を可能にするねじり振動ダンパーをトルク伝達デバイスに設けることが知られている。

振動ダンパーは、共通の回転軸周りに回転可能な入力要素及び出力要素と、入力要素と出力要素との間でトルクを伝えて回転アサイクリズムを減衰する弾性減衰手段とを備える。

そのような振動ダンパーは、とりわけデュアルマスフライホイール（ＤＶＡ）において、マニュアルトランスミッションやセミオートマティックトランスミッションの場合にはクラッチ摩擦プレートにおいて、或いはオートマティックトランスミッションの場合には流体継手デバイスに適したロックアップクラッチにおいて用いられる。

特許文献１〜３は、それぞれデュアルマスフライホイール、クラッチ摩擦プレート及びロックアップクラッチに適した振動ダンパーを図示する。これらの振動ダンパーにおいて使用される弾性減衰手段は周辺効果（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｆｆｅｃｔ）を有する螺旋状スプリングであり、当該螺旋状スプリングの端部は第１に入力要素と一体となった停止部に支持され、第２に出力要素と一体となった停止部に支持される。したがって前述の要素の相互に相対的なあらゆる回転はダンパースプリングのいずれかの方向への圧縮をもたらし、当該圧縮は前記要素を相対角度安静位置への復帰を可能にする戻り力を発揮する。螺旋状スプリングは直線状であってもよいし湾曲していてもよい
そのようなダンパーの剛性は、そこで使われる螺旋状スプリングの数、スプリングが本来的に備える剛性及びスプリングの据え付け径に応じて決められる。そのような振動ダンパーの剛性の選択は、剛性の減少と共に増大するアサイクリズムフィルタリング有効性（ａｃｙｃｌｉｓｍ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃａｃｙ）と、相互に支持するようになるスプリングのコイル無しで最大エンジントルクを伝達する能力であって十分な剛性を必要とする能力との間における妥協から生じる。

低トルク振動のフィルタリング性能を向上させるために、角度変移に応じて伝達されるトルクの特性曲線がいくつかの傾きを持つ振動ダンパーを設けることが知られている。したがって低トルクでダンパーの剛性がより小さくなる一方で、伝達される最大エンジントルクに近づくにつれて振動ダンパーの剛性がより大きくなる。そのような振動ダンパーは、特に特許文献４において記述されている。しかしながら、剛性変化ゾーンはアサイクリズム減衰の質に悪影響を及ぼす不連続性及び衝撃をもたらす。

また、螺旋状スプリングが周方向に配置される場合、それらは遠心力の影響を非常に受けやすい。また入力要素及び／又は出力要素は、スプリングが径方向に保持されそれによりそれらの突出を防ぐようにすることができる手段を具備する必要がある。しかしながらこれらの径方向保持手段は、回転速度が大き過ぎる場合にスプリングをブロックすることによって減衰機能に影響を与える寄生摩擦（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｆｒｉｃｔｉｏｎ）を取り込む。複雑な幾何学的構造や表面処理を付与することによって、或いはグリースの導入によって、寄生摩擦の影響を低減する試行錯誤が行われた。しかしながらこれらの方法は、振動ダンパーの生成をより複雑なものにするため、完全に満足がいくものではない。

そして、螺旋状スプリングが利用可能なスペースは限られているので、振動ダンパーの入力と出力との間の角度変移も限定され、螺旋状スプリングは最大エンジントルクの伝達を可能にするのに十分な剛性を有する必要がある。

このように螺旋状スプリングを有する振動ダンパーは完全に満足がいくものではない。

仏国特許出願公開第２８９４００６号 仏国特許出願公開第２９１３２５６号 仏国特許出願公開第２９２２６２０号 欧州特許出願公開第２１５７３３６号

本発明は、改善された性能を有する振動ダンパーを提示することにより、これらの課題を改善するための提案を行う。

この目的を達成するために、第１の態様によれば、本発明は、
− 回転軸Ｘの周りを相互に相対的に回転可能な第１の要素及び第２の要素と、
− 第１の要素と第２の要素との間でトルクを伝達して回転アサイクリズムを減衰させる減衰手段と、を備えるトルク伝達デバイス用の振動ダンパーに関する。

当該振動ダンパーは、第１の要素に固定的に据え付けられてカム面が設けられた弾性ブレードを弾性減衰手段が備える点、及び第２の要素によって支持され前記カム面と協働するように配置されるカム従動子をそれが備える点で優れている。また、第１の要素と第２の要素との間における角度安静位置に対する角度変移に関し、カム従動子は弾性ブレードに対して湾曲させる力を働かせ、前記第１の要素及び前記第２の要素を前記角度安静位置に戻すことを可能にする応答力をもたらすように、カム面は配置される。

したがってその減衰手段は、従来技術の螺旋状スプリングよりも遠心力の影響を受けにくくなり、その減衰能力は内燃機関の高速回転によって悪影響が及ばない。

またそのようなダンパーの構成は、比較的大きな移動路を許容する。

またそのようなダンパーは、角度変移に応じて伝達されるトルクの変動を示す特性曲線であって、傾き変動が変曲点及び不連続点を持たない特性曲線を有していてもよい。

そして、カム面が弾性ブレードによって支持される場合に、本発明に係るダンパーの生成は部分的に標準化可能である。実際、提案される適用例の特性に、特に伝達される最大エンジントルクに、ダンパーの特性を適応させる必要がある場合には、ブレードの幾何構造及び特性は適応性を必要とするのみである。

他の有利な実施形態によれば、そのような振動ダンパーは以下の特徴のうちの一つ以上を有していてもよい。
− カム従動子は、弾性ブレードの径方向外側に配置される。そのような配置は、弾性ブレードが遠心力を受けた際に弾性ブレードの径方向の保持を可能にする。またこの配置は、遠心力の影響下で弾性ブレードの剛性の増大を可能にする。
− カム面は、弾性ブレードの自由端に形成される。
− ブレードは、自由端においてカム面が形成される湾曲部が延伸され径方向に配向した部分を有する。そのような構造は、低剛性及び十分な機械的強度の両方をもたらす。
− ダンパーは、カム面が設けられて第１の要素に固定的に据え付けられる第２の弾性ブレードと、前記第２の弾性ブレードのカム面と協働するように配置される第２のカム従動子とを備える。そのような配置は、ダンパーのトルク性能の増大を可能にする。
− 第１の弾性ブレード及び第２の弾性ブレードは、回転軸Ｘに関して対称である。したがってダンパーはバランスがとられている。
− 第１の弾性ブレード及び第２の弾性ブレードは、単一構造体によって形成されている。
− カム従動子は、第２の要素に回転可能に設けられるローラーである。
− ローラーは、ローラーベアリングを介して第２の要素に回転可能に設けられる。

第２の態様によれば、本発明は、本発明の第１の態様に係る振動ダンパーを備える、特に自動車用の、トルク伝達要素に関する。

一実施形態では、トルク伝達要素は、直列に配置される２つの振動ダンパーを備える。
そのような配置は、角度変移の更なる増大を可能にする。

他の実施形態では、トルク伝達要素は、並列に配置される２つの振動ダンパーを備える。これによりトルク伝達要素はより大きなトルク性能を有しうる。

本発明のいくつかの詳細な実施形態に関する添付図面を参照した以下の説明から、本発明はよりよく理解され、本発明の他の目的、詳細、特徴及び利点はより明確になり、以下の説明における本発明のいくつかの詳細な実施形態は限定されず説明のためだけに与えられる。

図１は、第１の実施形態に係る振動ダンパーの斜視図である。 図２は、入力要素と出力要素との間における順方向の角度変移における図１に係る振動ダンパーのブレードの湾曲を図示する。 図３は、逆方向における角度変移におけるブレードの湾曲を図示する。 図４は、第２の実施形態に係る振動ダンパーの斜視図である。 図５は、図４の振動ダンパーの減衰手段の詳細を図示する。 図６ａは、本発明の教示に基づく減衰手段により得られる角度変移に応じて伝達されるトルクを描く特性曲線例を図示する。 図６ｂは、本発明の教示に基づく減衰手段により得られる角度変移に応じて伝達されるトルクを描く特性曲線例を図示する。 図６ｃは、本発明の教示に基づく減衰手段により得られる角度変移に応じて伝達されるトルクを描く特性曲線例を図示する。

図１に示す振動ダンパーは、車両のトランスミッショントレーンのトランスミッション要素に組み込まれることが意図されている。このトランスミッション要素は、例えばデュアルマスフライホイール、流体継手デバイスのロックアップクラッチ、或いはクラッチ摩擦プレートなどの振動ダンパーを具備するエンジンフライホイールであってもよい。またクラッチ摩擦プレートの場合、本発明に係る振動ダンパーはメインダンパー及び／又はプレダンパーとして形成されうる点に留意される。

振動ダンパーは、トランスミッショントレーンにおいて、内燃機関側及びトランスミッション側にそれぞれ配置される入力要素１及び出力要素２を備える。例えば本発明に係る振動ダンパーがデュアルマスフライホイールに組み込まれる場合、入力要素１は、内燃機関のクランクシャフトなどのドライブシャフトの端部に固定されることが意図されている第１の慣性フライホイールを備え又はその第１の慣性フライホイールによって支持されてもよく、その一方で出力要素２は、ギアボックス入力シャフトなどの駆動シャフトへの連結のためのクラッチの応答プレートを一般的には形成する第２の慣性フライホイールを備え又はその第２の慣性フライホイールによって支持される。

入力要素１及び出力要素２は共通回転軸Ｘ周りに回転可能である。入力要素及び出力要素２は、ローラーベアリング３などのベアリングによって相互に相対的に回転案内される
入力要素１及び出力要素２は減衰手段によって回転連結される。減衰手段は入力要素１を駆動するトルクを出力要素２（順方向）に向かって伝達することができ、出力要素２の抵抗トルクを入力要素１（逆方向）に向かって伝えることができる。第２に、減衰手段は、入力要素１及び出力要素２を相対的な角度安静位置に戻す傾向がある弾性リターントルクを発現する。

減衰手段は、入力要素１に回転的に、固定して据え付けられる回転弾性ブレード４を備える。一自由端において、弾性ブレード４はカム従動子：すなわち出力要素２に据え付けられるローラー５と協働するように配置されるカム面６を有する。そのブレードは、１５００ＭＰａに達しうる高応力に耐えうるように設計される。弾性ブレード４は、例えば、焼き入れに続くアニーリングのような専用の熱処理を受けた５１ＣＶ４スティールで作られる。

弾性ブレード４は、回転軸Ｘに近接して入力要素１に固定される。弾性ブレード４は、入力要素１におけるその固定ゾーンからその外側に向かう略径方向に延在する部分４１を備える。部分４１は、湾曲部４２が屈曲部を介して延伸する。湾曲部４２は、略周方向に延在する。湾曲部４２の曲率半径、及び部分４１と湾曲部４２との間に延在する屈曲部との間の距離は、弾性ブレード４の所望の剛性に応じて定められる。弾性ブレード４は、必要に応じて、一体部材から生成されてよいし、軸方向に相互に固定された複数のブレードから構成されてもよい。

ローラー５は、出力要素２において回転軸７周りに回転可能に据え付けられている。ローラー５はカム面６に支持されるように保持され、入力要素１と出力要素２との間における相対移動においてそのカム面６に対して回転するように配置される。ローラー５は、遠心力を受けた際に弾性ブレード４を径方向に保持するように、カム面６の径方向外側に配置される。減衰機能に影響を与えやすい寄生摩擦を低減するために、ローラー５はローラーベアリングによって出力要素２に回転可能に据え付けられる。例えばローラーベアリングはボールベアリングやローラーベアリングとしうる。一実施形態において、ローラー５は減摩材コーティングを有する。

図１は、相対的な角度安静位置における入力要素１及び出力要素２を図示する。

カム面６は、入力要素と出力要素との間におけるこの相対的な角度安静位置の両側への角度変移に関し、ローラー５がカム面６上を移動してそれにより弾性ブレード６に対して湾曲させる力を働かせるように配置される。応答において、弾性ブレード６は、入力要素１及び出力要素２をそれらの相対的な角度安静位置に戻そうとする戻り力をローラー５に及ぼす。

振動ダンパーの機能について、図２及び３と関連づけて説明する。

駆動モータートルクが入力要素１から出力要素２（順方向）に伝えられる場合、伝達されるトルクは入力要素１と出力要素２との間における第１の方向の相対移動をもたらす（図２参照）。そしてローラー５は弾性ブレード４に対して角度α動かされる。カム面６上におけるローラー５の移動は矢印Δに応じた弾性ブレード４の湾曲をもたらす。ブレード４の湾曲を図示するために、ブレード４はその角度安静位置において実線で示され、その角度変移において点線で示される。

湾曲させる力Ｐは、とりわけブレードの形状及びその材質に依存し、特にそのせん断弾性係数に依存する。湾曲させる力Ｐはラジアル要素Ｐｒとタンジェンシャル要素Ｐｔとに分かれる。タンジェンシャル要素Ｐｔはエンジントルクの伝達を可能にする。応答において、弾性ブレード４は応答力をローラー５に及ぼし、そのタンジェンシャル要素は入力要素１及び出力要素２をそれらの相対的な角度安静位置に戻そうとする戻り力を構成する。

抵抗トルクが出力要素２から入力要素２（逆方向）に伝達される場合、伝達されるトルクは入力要素１と出力要素２との間における第２の反対方向の相対移動をもたらす（図３参照）。そしてローラー５は、弾性ブレード４に対して角度β分動かされる。この場合、湾曲させる力のタンジェンシャル要素Ｐｔは、図２に示される湾曲させる力のタンジェンシャル要素とは反対方向を持つ。同様に、弾性ブレードは、図２に示されたものとは反対方向の応答力を働かせ、入力要素１及び出力要素２をそれらの相対的な角度安静位置に戻す。

内燃機関によってもたらされるねじり振動及びトルク異常は、ドライブシャフトによって入力要素１に伝えられ、入力要素１と出力要素２との間の相対回転をも発生させる。これらの振動及び異状は弾性ブレード４の湾曲によって減衰される。

図６ａ、６ｂ及び６ｃは、本発明の教示に基づいてもたらされる振動ダンパーの特性曲線を示す。図６ａがクラッチ摩擦プレートに適合するように意図されるプレダンパーの特性曲線を示す一方で、図６ａ及び６ｂはクラッチ摩擦プレートに適合するように意図されるメインダンパーの特性曲線を表す。これらの特性曲線は、Ｎｍで表現され、度の単位で表される角度変移に応じて伝達されるトルクを示す。入力要素１と出力要素２との間における順方向の相対移動が点線で示される一方で、逆方向の移動が実線で示される。本発明に係る振動ダンパーは特に、不連続点無しで傾きが次第に変わる減衰特性曲線を可能にする点に留意される。

有利には、カム面６及び弾性ブレード４は、角度変移に応じて伝達されるトルクの特性関数が単調関数であるように配置される。

また、カム面６及び弾性ブレード４は、ローラー５がカムトラック４の二つの端部に到達した際に伝搬性トルクが最大エンジントルクよりも大きくなるように配置される
ある応用例に関しては、カム面６及び弾性ブレード４は、逆方向及び順方向への角度変移に応じて伝達されるトルクの特性が角度安静位置に関して対称となるように配置されてもよい。

図４及び５は、振動ダンパーが二つの弾性ブレード４を備える本発明の第２の実施形態を示す。第１及び第２の弾性ブレード４は、単一構造体から形成され、回転軸Ｘに関して対称である。ブレード４の各々はカム従動子５と協働するカム面６を有する。そのような構造は、第１に、バランスのとれた振動ダンパーを可能とし、そして第２に、伝達されるエンジントルクが大きい場合に有利となりうる。

一実施形態（図示せず）において、本発明に係るトルク伝達要素は、直列に配置される上述のような二つのダンパーに適合される。
他の実施形態（図示せず）において、トルク伝達要素は、並列に配置される上述のような二つのダンパーに適合される。

本発明はいくつかの特定の実施形態と関連づけて説明されたが、本発明がこれに全く限定されず、本発明の範囲内にある上述の手段と技術的に同等な全てのものやそれらの組み合わせを含むことは明らかである。とりわけ、上述の実施形態において弾性ブレードは入力要素に固定的に据え付けられてカム従動子は出力要素に据え付けられるが、弾性ブレードが同様に良好に出力要素に据え付け可能である一方でカム従動子が入力要素に据え付けられることは明らかである。

Claims (12)

1. トルク伝達デバイス用の振動ダンパーであって、
   − 回転軸Ｘの周りを相互に相対的に回転可能な第１の要素（１）及び第２の要素（２）と、
   − 第１の要素（１）と第２の要素（２）との間でトルクを伝達して回転アサイクリズムを減衰させる減衰手段とを備え、
   前記ダンパーは、第１の要素に固定的に据え付けられてカム面（６）が設けられた弾性ブレード（４）を減衰手段が有し；第２の要素によって支持され前記カム面（６）と協働するように配置されるカム従動子（５）をダンパーが有することを特徴とし、
   第１の要素（１）と第２の要素（２）との間における角度安静位置に対する角度変移に関し、カム従動子（５）は弾性ブレード（４）に対して湾曲させる力を働かせ、前記第１の要素（１）及び前記第２の要素（２）を前記角度安静位置に戻すことを可能にする応答力をもたらすように、前記カム面（６）は配置されるトルク伝達デバイス用の振動ダンパー。
2. カム従動子（５）は、弾性ブレード（４）の径方向外側に配置される請求項１に記載の振動ダンパー。
3. カム面（６）は、弾性ブレード（４）の自由端に形成される請求項１又は２に記載の振動ダンパー。
4. 前記ブレードは、自由端においてカム面（６）が形成される湾曲部（４２）が延伸され径方向に配向した部分（４１）を有する請求項３に記載の振動ダンパー。
5. カム面（６）が設けられて第１の要素に固定的に据え付けられる第２の弾性ブレード（４）と、前記第２の弾性ブレード（４）のカム面（６）と協働するように配置される第２のカム従動子（５）とを備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動ダンパー。
6. 第１の弾性ブレード及び第２の弾性ブレード（４）は、回転軸Ｘに関して対称である請求項５に記載の振動ダンパー。
7. 第１の弾性ブレード及び第２の弾性ブレード（４）は、単一構造体によって形成されている請求項５又は６に記載の振動ダンパー。
8. カム従動子は、第２の要素（２）に回転可能に設けられるローラー（５）である請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動ダンパー。
9. ローラー（５）は、ローラーベアリングを介して第２の要素（２）に回転可能に設けられる請求項８に記載の振動ダンパー。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の振動ダンパーを備える、特に自動車用の、トルク伝達要素。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の２つの振動ダンパーであって直列に配置される２つの振動ダンパーを備える請求項１０に記載のトルク伝達要素。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の２つの振動ダンパーであって並列に配置される２つの振動ダンパーを備える請求項１０又は１１に記載のトルク伝達要素。

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