JP2020516829A - トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ - Google Patents

Abstract

本発明は、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ（１０）、特に自動車のパワートレーン内のクラッチディスク用のトーショナルバイブレーションダンパ（１０）であって、回転軸線（１２）周りに回転可能に支持される入力部（１４）と、入力部（１４）に対して回転軸線（１２）周りに制限された範囲でばね装置（１６）の作用に抗して回動可能に配置される出力部（１８）とを備え、入力部（１４）と出力部（１８）との間には、トルクを伝達する少なくとも２つの中間要素（２０）が、カム機構（２２）を用いて、入力部（１４）と出力部（１８）との相対回動時に、半径方向で変位するように配置されており、カム機構（２２）の構成および／またはばね装置（１６）の構成により、入力部と出力部との間の相対回動時に、回動角にわたる駆動トルクのねじり特性線（３２）が形成されており、ねじり特性線（３２）は、ダンパ段（３４）と、ダンパ段（３４）に隣接する最終段（３６）とを有しており、ダンパ段（３４）は、回動角にわたる駆動トルクのダンパ容量を定め、最終段（３６）は、回動角にわたる駆動トルクのトルク制限を含む、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ（１０）に関する。

Description

本発明は、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ、特に自動車のパワートレーン内のクラッチディスク用のトーショナルバイブレーションダンパに関する。

加えて、本発明は、本発明に係るトーショナルバイブレーションダンパを備える、自動車のパワートレーン内に配置されるクラッチディスクに関する。

さらに、本発明は、本発明に係るトーショナルバイブレーションダンパを備えるクラッチディスクを備えるフライホイールに関する。

トーショナルバイブレーションダンパは、一般に公知であり、通例、内燃機関のクランク軸と、自動車の駆動軸との間に配置される。内燃機関の行程により、クランク軸には、周期的な乱れが励起される。この乱れがパワートレーンに伝達されないように、トーショナルバイブレーションダンパが設けられており、トーショナルバイブレーションダンパは、様々な運転状況で発生する煩わしい共振を、できる限り作動回転数を下回る回転数領域にシフトさせる。作動回転数領域にとどまる共振は、内蔵された摩擦装置を介して減衰することができる。

パワートレーンをインパクト時の過大トルクから保護すべく、トーショナルバイブレーションダンパには、幾つかの用途では、過負荷クラッチが装備されており、過負荷クラッチは、典型的には、直列に接続される摩擦クラッチとして構成されており、摩擦クラッチは、所定のトルクを超えると、スリップし、インパクトのエネルギを吸収する。

欧州特許出願公開第１６０２８５４号明細書から、例えばトルク変動を吸収する装置が公知である。この装置は、エンジンのクランク軸と、駆動される側の入力軸との間に配置されている。クランク軸はフライホイールに結合されており、フライホイールにはダンパユニットが形成されており、ダンパユニットは摩擦ライニングを有している。入力軸は、一対の駆動プレートと、駆動プレート間で駆動されるプレートと、ばねダンパとを有している。ダンパユニットは、摩擦ライニングでもって駆動プレート間に係合し、ばねダンパは、ばね力を摩擦ライニングに及ぼし、摩擦ライニングは、少なくとも予め決めたトルク量を吸収すると、スリップすることができ、これにより、トルクが制限され、またはインパクトが吸収される。

トルクリミッタの所望のトリガトルクを調整する精度は、ばねダンパの圧着力と、ばねダンパを収容する部分の剛性とにより制限されている。

さらに、独国特許出願公開第１０２０１５２１１８９９号明細書から、回転軸線周りに配置される入力部と、入力部に対して回転軸線周りに制限された範囲でばね装置の作用に抗して回動可能な出力部とを備えるトーショナルバイブレーションダンパが公知である。この相対回動の、トーショナルバイブレーションダンパ内でのばね装置の軸方向の操作への変換は、転がり接触する構成部材間の自由な運動にのみ起因する。トーショナルバイブレーションダンパは、ばね装置の容量が与えられているとき、伝達比の変化により、その都度、エネルギ貯蔵装置の全容量を利用する様々なねじり特性線を描くことを可能にする。しかし、トルクリミッタのトリガについては、記載されていない。

トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパを、トリガトルクをより精緻に調整することができるように発展させたいという要求が絶えず存在する。加えて、製造コストを減じるとともに、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパの構造を簡単化したいという要求が絶えず存在する。

本発明の課題は、トルクリミッタのトリガトルクが簡単に調整可能である、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパを提供することである。加えて、課題は、構造空間を減じ、かつ製造コストを減じることが可能な、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパを提示することである。

上記課題は、本発明により、請求項１の特徴を有する、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパと、請求項８の特徴を有する、クラッチディスクと、請求項９の特徴による、本発明に係るトーショナルバイブレーションダンパを含むクラッチディスクを備えるフライホイールとによって解決される。本発明の好ましい構成は、従属請求項および以下の説明に記載されており、これらは、それぞれ単独でも、任意の組み合わせでも本発明の一態様をなし得る。その際、すべての組み合わせも、ところどころの組み合わせも、トーショナルバイブレーションダンパ、クラッチディスク、そしてクラッチディスクを備えるフライホイールの特徴間で共用することができる。さらに、それぞれ、トーショナルバイブレーションダンパ、クラッチディスク、そしてクラッチディスクを備えるフライホイールの個々のまたは複数の特徴を任意に組み合わせることも想定され、可能である。

本発明により、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ、特に自動車のパワートレーン内のクラッチディスク用のトーショナルバイブレーションダンパであって、回転軸線周りに回転可能に支持される入力部と、入力部に対して回転軸線周りに制限された範囲でばね装置の作用に抗して回動可能に配置される出力部とを備え、入力部と出力部との間には、トルクを伝達する少なくとも２つの中間要素が、カム機構を用いて、入力部と出力部との相対回動時に、半径方向で変位するように配置されており、カム機構の構成および／またはばね装置の構成により、入力部と出力部との間の相対回動時に、回動角にわたる駆動トルクのねじり特性線が形成されており、ねじり特性線は、ダンパ段と、ダンパ段に隣接する最終段とを有しており、ダンパ段は、回動角にわたる駆動トルクのダンパ容量を定め、最終段は、回動角にわたる駆動トルクのトルク制限を含む、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパが設けられている。

したがって、本発明の一態様によれば、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパは、回転軸線周りに回転可能に支持される入力部と、入力部に対して回転軸線周りに制限された範囲でばね装置の作用に抗して回動可能に配置される出力部とを備えている。入力部は、好ましくは、自動車の駆動軸に配置されるフライホイールと相互作用関係にあってもよい。特に入力部は、好ましくは、堅固にフライホイールに結合されていてもよい。駆動軸は、好ましくは、クランク軸であってもよい。出力部は、好ましくは、自動車トランスミッションの駆動軸に連結または堅固に結合されている。入力部と出力部との間には、トルクを伝達する少なくとも２つの中間要素が配置されており、中間要素は、カム機構を用いて、入力部と出力部との相対回動時に、半径方向で変位するように形成されている。入力部と出力部との間の相対回動時に、カム機構の構成および／またはばね装置の構成により、回動角にわたる駆動トルクのねじり特性線が形成される。ねじり特性線は、ダンパ段と、ダンパ段に隣接する最終段とを有しており、ダンパ段は、回動角にわたる駆動トルクのダンパ容量を定め、最終段は、回動角にわたる駆動トルクのトルク制限を含んでいる。すなわち、カム機構の構成および／またはばね装置の構成により、入力部と出力部との間の相対回動時に、ダンパ段では、トルク伝達が回動角にわたってねじり特性線に応じて実施される。最終段は、トリガトルクの到達、つまり予め規定した閾値の到達により始まり、トルク伝達は、回動角の増大時に制限され、これにより、好ましくはインパクトを吸収することができる。したがって、トルク伝達のトリガトルクを、カム機構の構成および／またはばね装置の構成によって精緻に定めることができる。加えて、構造空間を削減することができる。なぜなら、トルク制限を、好ましくはカム機構の構成によって実施することができるからである。したがって、製造コストも削減することができる。

本発明の好ましい一発展形は、最終段のねじり特性線が、回動角にわたって下降する、一定である、かつ／またはわずかに上昇するトルク推移を含むことにある。それゆえ、カム機構は、トリガトルクの到達後、つまり最終段への移行時に、任意の伝達比（Uebersetzung）を有しており、その結果、入力部と出力部との間のさらなる回動およびばね装置のさらなる縮み時に、伝達する駆動トルクの上昇を減らすかつ／または回避することができる。伝達されるトルクは、好ましくは、それぞれ、インパクトのエネルギをトーショナルバイブレーションダンパのばね要素内で吸収することができるように、最終段の回動角にわたって減少する、一定に維持される、かつ／またはわずかに上昇するように構成される。わずかに上昇するトルク推移の場合、トルク上昇は、好ましくは、減衰段における最も高いトルク上昇の５０％未満である。

本発明の有利な一構成では、カム機構は、それぞれ、半径方向で有効なランプ装置から形成されており、ランプ装置は、ドライビング方向とコースティング方向とに、互いに隣接し、互いに異なるそれぞれ２つの輪郭を有している。このことは、ランプ装置が、中立位置からドライビング方向とコースティング方向とに、互いに隣接し、互いに異なるそれぞれ２つの輪郭を有することを意味する。したがって、好ましくは、カム機構のランプ装置の構成により、カム機構の伝達比を形成することができる。

この関連において、本発明の有利な一発展形は、互いに隣接する輪郭が、直線形、凸形および／または凹形の構成を有している、かつ／または自由曲面で形成されていることにある。好ましくは、第１の輪郭は、ドライビング方向に凹形の構成を有し、第１の輪郭に隣接する第２の輪郭は、直線形の構成を有していてもよい。同じく、第１の輪郭と、第２の輪郭とが、直線形の構成を有し、直線形の第１の輪郭の傾きが、直線形の第２の輪郭の傾きとは異なっていてもよい。

本発明の好ましい一発展形によれば、ドライビング方向および／またはコースティング方向でのランプ装置の互いに隣接する輪郭間の移行部は、トリガトルクを形成かつ／または規定する。こうして、輪郭間の移行部を介して、トリガトルクを精緻に確定することができる。これにより、第２の輪郭の構成を介して、カム機構の伝達比を確定できるので、最終段のねじり特性線、つまりトリガトルクの到達または超過後のねじり特性線は、回動角にわたって下降する、一定である、かつ／またはわずかに上昇するトルク推移を有している。

本発明の好ましい一発展形において、各カム機構のランプ装置の互いに相補的な輪郭間には、それぞれ１つの転動体が配置されている。転動体は、好ましくは、自由に転動するころ形の転動要素として形成されており、転動要素は、軸方向の位置決めのために、好ましくは、少なくとも部分的に周囲を取り巻くように延びるリングフランジをそれぞれの端部に有していてもよい。こうして、入力部と出力部との間の相対回動を、好ましくは、カム機構内で相補的な２つの輪郭間に配置されて自由に転動する転動体をそれぞれ有するカム機構内のランプ装置の輪郭を介して、中間要素の運動に変換することができ、これにより、ばね要素を、ドライビング負荷とコースティング負荷とのために同じように、並列にかつ純粋に軸方向で操作することができる。運動に必要なねじりモーメントは、ランプ装置のそれぞれの輪郭と転動体とを介してまず入力部から中間要素に伝達され、続いてそれぞれの輪郭と転動体とを介して中間要素から出力部に伝達される。

基本的に、ランプ装置の輪郭は、ドライビング方向とコースティング方向とで同じに形成されていてもよい。本発明の好ましい一発展形は、ランプ装置の輪郭が、ドライビング方向とコースティング方向とで互いに異なって形成されていることにある。こうして、ドライビング方向とコースティング方向とでそれぞれ異なるねじり特性線を形成することができる。

加えて、本発明は、トルクリミッタを有する本発明に係るトーショナルバイブレーションダンパを備える、自動車のパワートレーン内に配置されるクラッチディスクに関する。

クラッチディスクは、好ましくは、自動車の駆動軸、好ましくは、クランク軸と、自動車トランスミッションの駆動軸との間に配置されている。特に好ましくは、クラッチディスクは、クランク軸に配置されるフライホイールと、自動車トランスミッションの駆動軸との間に配置されている。

本発明の好ましい一発展形では、トーショナルバイブレーションダンパの入力部は、相対回動不能にフライホイールに結合されている。入力部とフライホイールとの間の相対回動不能な結合は、好ましくは、ねじ結合および／またはリベット結合を介して形成することができる。しかし、別の方式で入力部とフライホイールとの間の相対回動不能な結合を形成することも可能である。出力部は、好ましくは、相対回動不能に自動車トランスミッションの駆動軸に連結されている。入力部と出力部との間の相対回動時に、特にクランク軸と、自動車トランスミッションの駆動軸との間に回転数差があるときのインパクト、つまり比較的大きな衝撃時に、入力部は、スリップクラッチの場合に一般的であるようにはスリップしない。入力部と出力部との間には、トルクを伝達する少なくとも２つの中間要素が配置されており、中間要素は、カム機構を用いて、入力部と出力部との相対回動時に、半径方向で変位するように形成されている。入力部と出力部との間の相対回動時に、カム機構の構成および／またはばね装置の構成により、回動角にわたる駆動トルクのねじり特性線が形成される。ねじり特性線は、ダンパ段と、ダンパ段に隣接する最終段とを有しており、ダンパ段は、回動角にわたる駆動トルクのダンパ容量を定め、最終段は、回動角にわたる駆動トルクのトルク制限を含んでいる。すなわち、カム機構の構成および／またはばね装置の構成により、入力部と出力部との間の相対回動時に、ダンパ段では、トルク伝達が回動角にわたってねじり特性線に応じて実施される。最終段は、トリガトルクの到達、つまり予め規定した閾値の到達により始まり、トルク伝達は、回動角の増大時に制限され、これにより、インパクトを吸収することができる。したがって、トルク伝達のトリガトルクを、カム機構の構成および／またはばね装置の構成によって精緻に定めることができる。

加えて、本発明は、本発明に係るトーショナルバイブレーションダンパを備えるクラッチディスクを備えるフライホイールであって、トーショナルバイブレーションダンパの入力部は、相対回動不能にフライホイールに結合可能であるかつ／または結合されている、フライホイールに関する。このように、クラッチディスクは、スリップクラッチとしてはフライホイールに連結されていない。入力部の、フライホイールとの相対回動不能な結合を介して、好ましくは、力結合式の相対回動不能な結合が存在する。相対回動不能な結合は、好ましくは、ねじ結合および／またはリベット結合であってもよい。しかし、フライホイールと入力部との間の相対回動不能な結合を形成することが可能な別の結合手段も可能である。

以下に、添付の図面を参照しながら好ましい実施例を基に本発明について例示的に説明する。以下に示す特徴は、それぞれ単独でも、任意の組み合わせでも、本発明の一態様を構成し得る。

本発明の好ましい一実施例による、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパの概略図である。 本発明の好ましい一実施例によるカム機構の概略図である。 本発明の好ましい一実施例による、最終段を有するねじり特性線の一実施の形態を示す図である。 本発明の好ましい一実施例による、最終段を有するねじり特性線の別の一実施の形態を示す図である。 本発明の好ましい一実施例による、最終段を有するねじり特性線の別の一実施の形態を示す図である。

図１には、トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ１０を概略図で示してある。トーショナルバイブレーションダンパ１０は、回転軸線１２周りに回動可能に支持される入力部１４と、入力部１４に対して回転軸線１２周りに制限された範囲でばね装置１６の作用に抗して回動可能に配置される出力部１８とを備えている。入力部１４と出力部１８との間には、トルクを伝達する２つの中間要素２０が配置されており、中間要素２０は、それぞれ、カム機構２２を介して入力部１４と出力部１８とに連結されており、入力部１４と出力部１８との相対回動またはねじれ時に、半径方向で変位するように形成されている。中間要素２０間には、ばね装置１６が配置されており、ばね装置１６は、互いに間隔を置いて配置される少なくとも２つのばね要素２４またはエネルギ貯蔵装置を有している。

したがって、入力部１４は、中間要素２０を介して出力部１８に連結されており、入力部１４と、それぞれの中間要素２０との間には、各２つのカム機構２２が形成されており、出力部は、それぞれの中間要素２０に各１つのカム機構２２を介して連結されている。それぞれのカム機構２２は、同じに構成されている。一例として、入力部１４と中間要素２０との間の１つのカム機構２２について詳しく説明し、図２にその詳細を示してある。

カム機構２２は、ランプ装置２６であって、入力部１４と中間部２０とに形成され、互いに相補的に配置されるランプ装置２６により形成されており、それぞれのランプ装置２６は、ドライビング方向とコースティング方向とに、互いに隣接し、互いに異なるそれぞれ２つの輪郭２８、つまり第１の輪郭２８ａと第２の輪郭２８ｂとを有しており、ランプ装置２６間には、ころ形の転動要素の形態の転動体３０が配置されている。

基本的には、互いに隣接する輪郭２８は、直線形、凸形、凹形の構成を有していてもよいし、自由曲面で形成されていてもよい。本実施例では、互いに隣接する第１の輪郭２８ａと、第２の輪郭２８ｂとは、それぞれ異なる傾きを有するそれぞれ１つの直線形の構成を有している。

入力部１４と出力部１８との間の相対回動時に、カム機構２２の構成と、ばね装置１６の構成とにより、好ましくは、図３ないし５に看取可能であるような駆動トルクのねじり特性線３２が、回動角またはねじれ角にわたって形成される。ねじり特性線３２は、ダンパ段３４と、ダンパ段３４に隣接する最終段３６とを有しており、ダンパ段３４は、回動角にわたる駆動トルクのダンパ容量を定め、最終段３６は、回動角にわたる駆動トルクのトルク制限を含んでいる。すなわち、カム機構２２の構成、特にカム機構２２のランプ装置２６の輪郭２８の構成と、ばね装置１６の構成とにより、入力部１４と出力部１８との間の相対回動時に、ダンパ段３４では、トルク伝達が回動角にわたってねじり特性線３２に応じて実施される。最終段は、トリガトルク３８の到達により始まり、トルク伝達は、回動角の増大時に制限され、これにより、好ましくはインパクトを吸収することができる。

ドライビング方向および／またはコースティング方向でのランプ装置２６の互いに隣接する輪郭２８の間、特に第１の輪郭２８ａと第２の輪郭２８ｂとの間の移行部４０が、好ましくは、トリガトルクを規定する。したがって、トルク伝達のトリガトルク３８を、カム機構２２の構成によって精緻に定めることができる。

図３ないし５には、様々なねじり特性線３２のグラフを示してあり、出力部１８に対する入力部１４の回動角にわたるトルクまたは駆動トルクを示してある。ねじり特性線３２は、コースティング方向とドライビング方向とで有効であり、二段の減衰段３４と、回動角の増大とともに減衰段３４に隣接する単段の最終段３６とを有している。ねじり特性線のコースティング段およびドライビング段は、ランプ装置２６、特に輪郭２８のその都度の構成と、ばね装置１６の構成とにより形成される。

減衰段３４は、軟らかめの第１のばね段と、硬めの第２のばね段とを有している。駆動トルクの閾値、つまりトリガトルク３８と、予め規定した回動角とに到達した後、最終段３６では、さらなるまたは顕著なトルクの増大は実施されない。それゆえ、カム機構は、トリガトルク３８の到達後、つまり最終段３６への移行時に、任意の伝達比を有しており、その結果、さらなる回動およびばね装置１６のさらなる縮み時に、伝達されるトルクはもはや上昇しない。伝達されるトルクは、最終段３６の回動角にわたって減少する。これは、最終段３６におけるねじり曲線３２の下降する推移によって示されている。

図４には、別のねじり特性線３２を示してある。図３に示すねじり特性線３２とは異なり、最終段３６における推移は一定である。

図５には、別のねじり特性線３２を示してある。図３に示すねじり特性線３２とは異なり、最終段３６におけるねじり特性線３２の推移は、回動角にわたってわずかに上昇するトルク推移を有している。わずかに上昇するトルク推移の場合、トルク上昇は、減衰段３４における最も高いトルク上昇の５０％未満である。

したがって、伝達されるトルクまたは駆動トルクは、それぞれ、インパクトのエネルギをトーショナルバイブレーションダンパ１０のばね要素１６内で吸収することができるように、最終段３６の回動角にわたって減少する、一定に維持される、かつ／またはわずかに上昇するように構成される。

１０ トーショナルバイブレーションダンパ
１２ 回転軸線
１４ 入力部
１６ ばね装置
１８ 出力部
２０ 中間要素
２２ カム機構
２４ ばね要素
２６ ランプ装置
２８ 輪郭
２８ａ 第１の輪郭
２８ｂ 第２の輪郭
３０ 転動体
３２ ねじり特性線
３４ ダンパ段
３６ 最終段
３８ トリガトルク
４０ 移行部

Claims (9)

1. トルクリミッタを備えるトーショナルバイブレーションダンパ（１０）、特に自動車のパワートレーン内のクラッチディスク用のトーショナルバイブレーションダンパ（１０）であって、
   回転軸線（１２）周りに回転可能に支持される入力部（１４）と、
   前記入力部（１４）に対して前記回転軸線（１２）周りに制限された範囲でばね装置（１６）の作用に抗して回動可能に配置される出力部（１８）と、
   を備え、
   前記入力部（１４）と前記出力部（１８）との間には、トルクを伝達する少なくとも２つの中間要素（２０）が、カム機構（２２）を用いて、入力部（１４）と出力部（１８）との相対回動時に、半径方向で変位するように配置されており、
   前記カム機構（２２）の構成および／または前記ばね装置（１６）の構成により、前記入力部と前記出力部との間の相対回動時に、回動角にわたる駆動トルクのねじり特性線（３２）が形成されており、前記ねじり特性線（３２）は、ダンパ段（３４）と、前記ダンパ段（３４）に隣接する最終段（３６）とを有しており、前記ダンパ段（３４）は、前記回動角にわたる前記駆動トルクのダンパ容量を定め、前記最終段（３６）は、前記回動角にわたる前記駆動トルクのトルク制限を含む、
   トーショナルバイブレーションダンパ。
2. 前記最終段（３６）の前記ねじり特性線（３２）は、前記回動角にわたって下降する、一定である、かつ／またはわずかに上昇するトルク推移を含むことを特徴とする、請求項１記載のトーショナルバイブレーションダンパ。
3. 前記カム機構は、それぞれ、半径方向で有効なランプ装置（２６）から形成されており、前記ランプ装置（２６）は、ドライビング方向とコースティング方向とに、互いに隣接し、互いに異なるそれぞれ２つの輪郭（２８）を有することを特徴とする、請求項１または２記載のトーショナルバイブレーションダンパ。
4. 互いに隣接する前記輪郭（２８）は、直線形、凸形および／または凹形の構成を有している、かつ／または自由曲面で形成されていることを特徴とする、請求項３記載のトーショナルバイブレーションダンパ。
5. 前記ドライビング方向および／または前記コースティング方向での前記ランプ装置（２６）の互いに隣接する前記輪郭（２８）間の移行部（４０）は、トリガトルクを形成することを特徴とする、請求項３または４記載のトーショナルバイブレーションダンパ。
6. カム機構（２２）のランプ装置（２６）の互いに相補的な前記輪郭（２８）間には、転動体（３０）が配置されていることを特徴とする、請求項３から５までのいずれか１項記載のトーショナルバイブレーションダンパ。
7. 前記ランプ装置（２６）の前記輪郭（２８）は、ドライビング方向とコースティング方向とで互いに異なって形成されていることを特徴とする、請求項３から６までのいずれか１項記載のトーショナルバイブレーションダンパ。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載のトーショナルバイブレーションダンパ（１０）を備える、自動車のパワートレーン内に配置されるクラッチディスク。
9. トーショナルバイブレーションダンパを備える請求項８記載のクラッチディスクを備えるフライホイールであって、前記トーショナルバイブレーションダンパの前記入力部は、相対回動不能に前記フライホイールに結合可能であるかつ／または結合されている、フライホイール。

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