JP6791971B2 - 車両のドライブトレイン用ねじり振動減衰装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のドライブトレイン用ねじり振動減衰装置に関する。ねじり振動減衰装置は、回転軸線を中心に回転駆動される一次側と、作動媒体を介して一次側と連結され、回転軸線を中心に回転すると共に互いに対して相対回転する二次側と、を備える。

ドイツ特許出願公開第１０２００６０６１３４２号からは、このようなねじり振動減衰装置が既知である。ねじり振動減衰装置は、一次側と、ダンパ流体構造部を介して一次側と連結されて回転軸線を中心に回転すると共に、互いに相対回転する二次側と、を備える。ダンパ流体構造部が、一次側と二次側との間でトルクを伝達する、第１のダンパ流体チャンバ構造部内の、圧縮性のより小さな第１のダンパ流体と、第１のダンパ流体チャンバ構造部内の第１のダンパ流体の圧力が上昇した時に負荷される、第２ダンパ流体チャンバ構造部内の圧縮性のより大きな第２のダンパ流体と、を備える。第２ダンパ流体チャンバ構造部が、好適には実質的に筒状である複数個のチャンバユニットを備える。これらのチャンバユニットが、第１のダンパ流体チャンバ構造部に対して、半径方向外側及び／又は半径方向内側において且つ周方向において、互いに連続して配置されている。各チャンバユニットへの割り当てに際して、第１ダンパ流体を第２ダンパ流体から分離し、チャンバユニット内の圧力が変化した時に実質的に半径方向へ変位する分離要素が設けられている。この振動低減システムの利点は、剛性をほぼ随意に低く調整可能な点である。このような剛性により、内燃機関のねじり振動を極めて良好に分離できる。しかしながら、剛性が最も低いにもかかわらず、非分岐型のチェーンオシレータでは、ねじり振動を十分に低減できないという欠点がある。ゼロ近傍にまで低減しても、残りのドライブトレインに属する車両のサイドシャフトの剛性が、ドライブトレイン全体の振動挙動を定義するためである。

ドイツ特許出願公開第１０２００６０６１３４２号

本発明の課題は、ドライブトレインで伝達されるトルクにおけるねじり振動を効率的に低減できる、コンパクトな設計で質量慣性モメントが低い、車両のドライブトレイン用ねじり振動減衰装置を提供することである。

この課題は、本発明による車両のドライブトレイン用ねじり振動減衰装置によって解決される。ねじり振動減衰装置は、回転軸線Ａを中心に回転可能なねじり回転マスアセンブリと、ねじり回転マスアセンブリの外側に配置され、ねじり回転マスアセンブリと作動接続され、回転軸線Ａに対して回転不能な減衰アセンブリと、を備える。ねじり回転マスアセンブリが、回転軸線Ａを中心に回転可能な一次慣性要素と、一次慣性要素に対して相対的にねじり回転可能な二次慣性要素と、ディスプレーサユニットと、を備える。ディスプレーサユニットが、一方で一次慣性要素と、又他方で二次慣性要素と作動接続されている。ディスプレーサユニットが作動チャンバを備える。作動チャンバの容積Ｖ１は、一次慣性要素の二次慣性要素に対する相対的なねじり回転により、レスト位置から変化される。減衰アセンブリが、容積Ｖ２を有する作動チャンバを備えるスレーブシリンダを備える。スレーブシリンダの作動チャンバが、ディスプレーサユニットの作動チャンバと作動接続されている。減衰アセンブリが、剛性ユニットと、ダンパマスと、を備える。減衰アセンブリのスレーブシリンダが、剛性ユニットを用いてダンパマスと作動接続されている。即ち、回転システムであるねじり回転マスアセンブリと、回転不能システムである減衰アセンブリとを分離することによって、ねじり回転マスアセンブリをコンパクトに構成できる。その結果、ねじり回転マスアセンブリを、低い質量慣性モメントで構成できる。これにより、駆動アセンブリの自発的応答挙動に対して、有利な影響を及ぼすことができる。この場合ディスプレーサユニットは、例えば、接線方向に配置された圧力シリンダ、又はベーンセル型ディスプレーサ若しくはギヤ型ディスプレーサのような回転シリンダ型ディスプレーサから構成できる。ベーンセル型ディスプレーサは有限の回転角を有する。ギヤ型ディスプレーサは無限の回転角を有する。この場合、ねじり振動減衰装置の機能は、以下のようなものである。主として内燃機関である駆動アセンブリから、トルクが、トルク内に含まれるねじり振動を伴って、一次質量慣性へ更に導かれる。トルクを、含まれるねじり振動を伴って二次質量慣性に伝達する際に、主としてハウジング要素、ディスプレーサピストン、及び容積Ｖ１を有する作動チャンバから構成されるディスプレーサユニットは、作動媒体として液体が使用されている場合に、トルクを主として流体圧力に変換する。流体圧力は、接続ライン及び回転導出部を介して、回転するねじり回転マスアセンブリから、回転不能な減衰アセンブリへ、ここでより正確には、スレーブシリンダへ導かれる。スレーブシリンダは、主としてハウジング要素、ディスプレーサピストン、及び容積Ｖ２を有する作動チャンバから構成される。スレーブシリンダは、剛性ユニットを介してダンパマスと接続されていてよい。ここで流体圧力は、ディスプレーサピストンが流体圧力の作用方向で移動されるよう、作用する。今度はディスプレーサピストンが、剛性ユニットを介してダンパマスと接続されているため、調整に応じて、ねじり振動が逆位相で減衰され、少なくとも部分的に振動が除去される。更に、油圧ポンプ及び蓄圧器のような供給ポンプを流体圧力に接続させることができる。供給ポンプは、一方で漏れを補償するために作動し、又他方では、圧力を変化させることによって作動点を調整し、それにより周期的な圧力プロファイルを積極的に重ね合わせる。このために、流体圧力に作動的に接続される制御ユニット及び調整ユニットが必要である。

更なる有利な実施形態において、減衰アセンブリの剛性ユニットは、弾性変形可能要素又はガス圧縮可能要素であるエネルギ蓄積器を備える。この場合、弾性変形可能要素として例えば鋼ばねを使用可能であり、又はガス圧縮可能要素として、例えばガスばねとして窒素酸化物ガスを使用可能である。この場合ガスばねは、その力‐変位経路特性曲線が漸進的で、変位経路に亘って可変の剛性を有するために、有利である。

更なる好適な実施形態において、ディスプレーサユニットの作動チャンバ（６１）及びスレーブシリンダの作動チャンバ内には、粘性媒体若しくはガスからなる作動媒体、又は粘性媒体及びガスの組み合わせが存在する。この場合、例えば作動液のような粘性媒体は、液体が圧縮可能でなく、圧力パルスの形態で転送する作動媒体として好適であるため、特に有利である。従って、ディスプレーサユニットによって交番圧力として変換される駆動アセンブリの交番トルクを、ここではつまり作動液である作動媒体を介して、直接にスレーブシリンダへ更に導くことができる。今度はスレーブシリンダが、ダンパマスアセンブリと作動接続しているため、これにより、有利に振動低減を達成できる。

更なる好適な実施形態において、ねじり回転マスアセンブリは、エネルギ蓄積器を有する固定剛性を備える。一次慣性要素は、エネルギ蓄積器の作用に抗して、二次慣性要素に対してねじり回転可能である。この場合、エネルギ蓄積器として、ガスばね、又は鋼ばね、プラスチック製ばねのような弾性変形可能要素、又は既知である同等の弾性変形可能要素を使用できる。

この場合、一次慣性要素と二次慣性要素との間に取り付けられたエネルギ蓄積器は、ディスプレーサユニットに対して並列又は直列に配置できる。

既に上述したように、一次慣性要素と二次慣性要素との間に配置されている剛性ユニットのエネルギ蓄積器として、弾性変形可能要素又はガス圧縮可能要素を使用できる。

更なる実施形態において、ディスプレーサユニットの作動チャンバは、接続ラインを用いて、スレーブシリンダの作動チャンバ７１と作動接続されている。この場合接続ラインは、作動媒体、つまり液体、又はガス、又は液体及びガスの組み合わせを、ポンプ損失を低く抑えて受容するよう設計されている。これは、作動媒体の交番圧力が、接続ラインの弾性変形を引き起こすべきでないことを意味する。接続ラインの弾性変形は、ダンパマスアセンブリの駆動挙動に対して悪影響を及ぼす可能性があり、従って振動減衰に対しても不利となる可能性がある。

更なる有利な実施形態において、接続ラインは回転導出部を備える。回転導出部が、回転軸線Ａを中心に回転可能なディスプレーサユニットの作動チャンバと、回転軸線Ａに対して回転不能なスレーブシリンダの作動チャンバとを、液密又は気密で、互いにねじり回転可能に接続する。

更に有利には、減衰アセンブリは、供給ポンプ及び／又は蓄圧器及び／又は制御調整ユニットを備える。供給ポンプ及び／又は蓄圧器及び／又は制御調整ユニットは、スレーブシリンダの作動チャンバと作動接続されている。これは、一方では漏れを補償するため、及び／又はダンパマスアセンブリの荷重点の移動を達成するために、有利となり得る。このために、作動媒体の圧力を、供給ポンプ及び蓄圧器によって変化させることができる。このために、作動媒体の必要圧力を調整できる制御調整ユニットも有利である。この場合供給ポンプは、有利には、油圧ポンプ又はコンプレッサであってよい。制御調整ユニットが、有利には、圧力検出センサ、圧力調整弁、及び圧力切換弁を備える。

更にスレーブシリンダは、荷重ばね要素を備えることができる。荷重ばね要素が、スレーブシリンダの作動チャンバの容積Ｖ２の変化の作用方向の逆方向に作用する。これにより、ディスプレーサユニット及びスレーブシリンダ内の作動媒体の流体圧力が、荷重ばねに抗して高められ、それによって有効なダンパ剛性の作動点を追加的に移動できる。こうした荷重ばねは、鋼ばねとして、又はガスばねとして設計されていてよい。ダンパマス及びダンパ剛性ユニットから構成され、回転軸線Ａに対して回転不能なダンパマスアセンブリが、ディスプレーサにおける交番トルクによって、スレーブシリンダに対する交番圧力を介して励振される。適切に調整されると、ダンパマスアセンブリが、逆位相で作用し、従って少なくとも部分的に振動を除去する。

更なる有利な実施形態において、ねじり回転マスアセンブリはダンパモジュールを備える。ダンパモジュールは、一次慣性要素又は二次慣性要素と作動接続されている。この場合ダンパモジュールは、遠心力場の振り子として設計されていてよい。振り子は、既知であるSalomonの原理に従って設計されていてよい。しかしながら、既知であるSarazinの原理によるマス振り子、又は機能的に適したマス振り子も使用できる。基本的に、Salomon又はSarazinの原理による既知のマス振り子は、その機能性において同一である。ここで、Sarazin型ダンパ及びSalomon型ダンパについても記載することができる。両方のマス振り子は、変化する回転数に起因する、マス振り子のキャリア部分に対する質量変位の原理に基づく。Salomon型ダンパは、半径方向の構造スペースの要件に関して、より好適である。Salomon型ダンパの更なる利点は、マス振り子が移動する軌道ジオメトリを対応して設計することによって、調整システムを簡単に調整できる点である。Sarazin型ダンパにおいては、更に、例えば、マスを弾性的に支承させ、回転数の増加につれてマスを半径方向外側に移動させて、マス体の重心を移動させる必要がある。しかしながら、例えば、変位マス及び弾性戻し素子から構成され、可変締付長さを有する又は有さない変位マス振り子ユニットのような、遠心力の作用下で変化できる他のタイプの遠心振り子も使用できる。

本発明は、以下に添付の図面を参照して詳細に説明される。

ねじり回転マスアセンブリ及び減衰アセンブリを備えるねじり振動減衰装置の図である。 図１のねじり振動減衰装置であるが、スレーブシリンダ内に荷重ばねを備える図である。 図２のねじり振動減衰装置であるが、ディスプレーサユニット及び固定剛性の直列接続を備える図である。 図３のねじり振動減衰装置であるが、固定剛性を備えず、しかしながら遠心振り子を備える図である。

図１は、駆動アセンブリ１と変速機アセンブリ２との間に取り付けられたねじり振動減衰装置３０を示す。この場合、ねじり振動減衰装置３０は、主として、回転軸線Ａを中心に回転可能なねじり回転マスアセンブリ４０、及び回転軸線Ａを中心に回転可能でなく固定されて、例えば図示されない自動車のトランクに位置する減衰アセンブリ５０から構成される。ねじり回転マスアセンブリ４０が、ここでは、一次慣性要素４及び二次慣性要素５から構成される。これら両方が、ディスプレーサユニット６及びディスプレーサユニット６に対して並列接続された固定剛性１４の作用方向に対して、互いにねじり回転可能である。ディスプレーサは、ここでは特に、ハウジング要素６０、ディスプレーサピストン６２、及び容積Ｖ１を有する作動チャンバから構成される。この場合、ディスプレーサピストン６２が一次慣性要素４と、またハウジング要素６０が二次慣性要素５と、接続されている。ここで、一次慣性要素４が二次慣性要素５に対してねじり回転すると、ディスプレーサピストン６２が、作動チャンバ６１内に入り、作動チャンバ６１内に存在する作動媒体６３を変位させる。作動媒体６３は、主として、作動油若しくはガス、又は作動油とガスの組み合わせのような流体として設計されている。変位された作動媒体６３は、この場合、ディスプレーサユニット６の作動チャンバ６１と接続された接続ライン８を通り、減衰アセンブリ５０のスレーブシリンダ１５における、容積Ｖ２を有する作動チャンバ７１へ導かれる。この場合、接続ライン８は、回転導出部９によって、回転可能部分と固定部分とに分割される。ディスプレーサユニット６は回転軸線を中心に回転可能である。しかしスレーブシリンダ１５は、固定されているため、回転軸線Ａを中心に回転可能でないためである。スレーブシリンダは、ここでは、特にハウジング要素７０及びディスプレーサピストン７２から構成される。この場合ディスプレーサピストン７２は、ここではエネルギ蓄積器２１として鋼ばねの形態で設計されている剛性ユニット１６を用いて、ダンパマス１７と接続されている。剛性ユニット１６及びダンパマスのこうしたアセンブリは、ここでは固定周波数ダンパの形態のダンパマスアセンブリ２８と称することもできる。ここで、作動チャンバ６１内において、作動媒体６３が変位されると、作動媒体６３が、接続ライン８を介して、スレーブシリンダ１５の作動チャンバ７１に到達する。そして作動媒体６３が、ディスプレーサピストン７２を変位させる。今度はディスプレーサピストン７２が、ダンパマスアセンブリ２８を駆動する。実際のダンパ機能が、回転するねじり回転マスアセンブリからアウトソースされているため、ねじり回転マスアセンブリの質量慣性モメントを低く抑えられる。そのため、こうした配置が特に有利である。こうした配置は、今度は駆動アセンブリの自発的応答挙動に対しても、有利な影響を及ぼすことができる。

例えば油圧ポンプ又はコンプレッサーである供給ポンプ１２は、漏れを補償する役割、又は、好適には逆位相で作用する周期的な圧力プロファイルを積極的に重ね合わせる役割をも果たす。しかしながらこのためには、制御調整ユニット１０が必要である。制御調整ユニット１０は、作動媒体と作動接続し、作動媒体の圧力に影響を及ぼすことができる。

図２は、図１のねじり振動減衰装置３０を示すが、荷重ばね１８を備える。荷重ばね１８は、ディスプレーサピストン７２に対して、スレーブシリンダ１５の作動チャンバ７１内の作動媒体６３の作用方向の逆方向に作用する。この場合、荷重ばね１８は、例えば図示の鋼ばねのような弾性変形可能要素として、又は図示されていないガスばねとして、設計されていてよい。

このように、作動媒体６３の荷重ばね１８に抗する有効圧力を、供給ポンプ１２によって変化させることにより、ダンパマス１７の有効な剛性ユニット１６の作動点を、追加的に移動できる。ここで、主として内燃機関である駆動アセンブリ１によって、ねじり回転マスアセンブリ４０において交番トルクが引き起こされると、この交番トルクが、ディスプレーサユニット６において交番圧力に変換され、スレーブシリンダ１５へ伝達される。今度はスレーブシリンダ１５が、ここでは剛性ユニット１６及びダンパマス１７から構成されるダンパマスアセンブリ２８を励振する。適切に調整されると、ダンパマスアセンブリ２８が、逆位相で作用し、従って少なくとも部分的に振動を除去する。

図３は、図２のねじり振動減衰装置３０を示すが、ディスプレーサユニット６及び固定剛性１４の直列接続を備える。ディスプレーサユニット６を固定剛性１４に対して直列接続したことにより、ダンパマスアセンブリ２８は、固定剛性１４を介して導入される交番トルクに対して、固定されたシステムから除去するよう作用する。主としてここでは油圧ポンプとして設計された供給ポンプ１２は、漏れを補償する役割、又は、好適には逆位相で作用する周期的な圧力プロファイルを積極的に重ね合わせる役割を果たす。この場合にも、作動点を移動できる。なぜなら、スレーブシリンダ１５が荷重ばね要素１８備えるためである。

図４は、図３のねじり振動減衰装置３０を示すが、一次慣性要素４と二次慣性要素５との間にディスプレーサ６のみを備える。すなわち、ねじり振動減衰装置３０が、固定剛性１４を備えず、しかしながら、ここでは遠心振り子として設計されている二次慣性要素５において、ダンパモジュール２０を備える。この場合、この実施形態は、例示的にのみ理解されるべきである。このために、既知の遠心振り子の全てが使用できるが、剛性とマスから構成される固定周波数ダンパも使用できる。この実施形態においても、回転軸線Ａに対して回転不能であるダンパマス１７が、剛性ユニット１６と共に、スレーブシリンダ１５に取り付けられている。スレーブシリンダ１５が、荷重ばね要素１８の剛性に対して、逆位相の圧力プロファイルを課し、少なくとも部分的に振動を除去する。適切に調整されると、例えば、システムを調節するための労力が、ここでは内燃機関である駆動アセンブリ１の主たる励振度又は励振周波数に対して最小限に抑えられる。外部ばね１８による事前分離は、剛性が低いために極めて良好である。そのため、剛性が低いことに起因して、ダンパモジュールのダンパマス２９は、より小型なものを選択できる。

１ 駆動アセンブリ
２ 変速機アセンブリ
４ 一次慣性要素
５ 二次慣性要素
６ ディスプレーサユニット
８ 接続ライン
９ 回転導出部
１０ 制御調整ユニット
１１ 蓄圧器
１２ 供給ポンプ
１４ 固定剛性
１５ スレーブシリンダ
１６ 剛性ユニット
１７ ダンパマス
１８ 荷重ばね要素
２０ ダンパモジュール
２１ エネルギ蓄積器
２２ エネルギ蓄積器
２３ エネルギ蓄積器
２４ エネルギ蓄積器
２８ ダンパマスアセンブリ
２９ ダンパマス
３０ ねじり振動減衰装置
４０ ねじり回転マスアセンブリ
５０ 減衰アセンブリ
６０ ハウジング要素
６１ 作動チャンバ
６２ ディスプレーサピストン
６３ 作動媒体
７０ ハウジング要素
７１ 作動チャンバ
７２ ディスプレーサピストン
８１ 作動チャンバ
８３ ガス圧縮可能要素
８４ 弾性変形可能要素
９０ ばねユニット
Ｖ１ 容積
Ｖ２ 容積
Ａ 回転軸線

Claims (11)

1. 自動車のドライブトレイン用ねじり振動減衰装置（３０）であって、
   回転軸線Ａを中心に回転可能なねじり回転マスアセンブリ（４０）と、前記ねじり回転マスアセンブリ（４０）の外側に配置され、前記ねじり回転マスアセンブリ（４０）と作動接続され、前記回転軸線Ａに対して回転不能な減衰アセンブリ（５０）と、を備え、
   前記ねじり回転マスアセンブリ（４０）が、前記回転軸線Ａを中心に回転可能な一次慣性要素（４）と、前記一次慣性要素（４）に対して相対的にねじり回転可能な二次慣性要素（５）と、ディスプレーサユニット（６）と、を備え、前記ディスプレーサユニット（６）が、一方で前記一次慣性要素（４）と、又他方で前記二次慣性要素（５）と作動接続され、
   前記ディスプレーサユニット（６）が作動チャンバ（６１）を備え、前記作動チャンバ（６１）の容積Ｖ１は、前記一次慣性要素（４）の前記二次慣性要素（５）に対する相対的なねじり回転により、レスト位置から変化され、
   前記減衰アセンブリ（５０）が、容積Ｖ２を有する作動チャンバ（７１）を備えるスレーブシリンダ（１５）を備え、前記スレーブシリンダ（１５）の前記作動チャンバ（７１）が、前記ディスプレーサユニット（６）の前記作動チャンバ（６１）と作動接続され、
   前記減衰アセンブリ（５０）が、剛性ユニット（１６）と、ダンパマス（１７）と、を備え、前記減衰アセンブリ（５０）の前記スレーブシリンダ（１５）が、前記剛性ユニット（１６）を用いて前記ダンパマス（１７）と作動接続されていることを特徴とする、
   ねじり振動減衰装置（３０）。
2. 前記減衰アセンブリ（５０）の前記剛性ユニット（１６）が、弾性変形可能要素又はガス圧縮可能要素であるエネルギ蓄積器（２１）を備えることを特徴する、請求項１に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
3. 前記ディスプレーサユニット（６）の前記作動チャンバ（６１）及び前記スレーブシリンダ（１５）の前記作動チャンバ（７１）内には、粘性媒体若しくはガスからなる作動媒体（６３）、又は粘性媒体及びガスの組み合わせが存在することを特徴とする、請求項１又は２に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
4. 前記ねじり回転マスアセンブリ（４０）が、エネルギ蓄積器（２２）を有する固定剛性（１４）を備え、前記一次慣性要素（４）が、前記エネルギ蓄積器（２２）の作用に抗して、前記二次慣性要素（５）に対して相対的にねじり回転可能であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
5. 前記エネルギ蓄積器（２２）が、前記ディスプレーサユニット（６）に対して並列又は直列に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
6. 前記エネルギ蓄積器（２２）が、弾性変形可能要素又はガス圧縮可能要素であることを特徴とする、請求項４又は５に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
7. 前記ディスプレーサユニット（６）の前記作動チャンバ（６１）が、接続ライン（８）を用いて、前記スレーブシリンダ（１５）の作動チャンバ（７１）と作動接続されていることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
8. 前記接続ライン（８）が回転導出部（９）を備え、前記回転導出部（９）が、回転軸線Ａを中心に回転可能な前記ディスプレーサユニット（６）の前記作動チャンバ（６１）と、回転軸線Ａに対して回転不能な前記スレーブシリンダ（１５）の前記作動チャンバ（７１）とを、液密又は気密で、互いにねじり回転可能に接続することを特徴とする、請求項１〜７の何れか一向に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
9. 前記減衰アセンブリ（５０）が、供給ポンプ（１２）及び／又は蓄圧器（１１）及び／又は制御調整ユニット（１０）を備え、前記供給ポンプ（１２）及び／又は前記蓄圧器（１１）及び／又は前記制御調整ユニット（１０）が、前記スレーブシリンダ（１５）の前記作動チャンバ（７１）と作動接続されていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
10. 前記スレーブシリンダ（１５）が荷重ばね要素（１８）を備え、前記荷重ばね要素（１８）が、前記スレーブシリンダ（１５）の前記作動チャンバ（７１）の容積Ｖ２の変化の作用方向の逆方向に作用することを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載のねじり振動減衰装置（３０）。
11. 前記ねじり回転マスアセンブリ（４０）がダンパモジュール（２０）を備え、前記ダンパモジュール（２０）が、前記一次慣性要素（４）又は前記二次慣性要素と作動接続されていることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載のねじり振動減衰装置（３０）。

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