JP7210759B2 - パワートレインのための回転軸を有するねじり振動ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、パワートレインのための回転軸を有するねじり振動ダンパに関する。

このような様々な異なるタイプのねじり振動ダンパが、先行技術から知られている。例えば、ＥＰ２５０８７７１Ａ１によると、出力側にレバー式の中間素子に作用する（二重）カムが提供されており、その中間素子が、入力側に傾動可能にディスクに接続されているねじり振動ダンパが知られている。その中間素子は、圧縮ばねによって出力側にあるカムに対して予張力がかけられており、カムの形状が反転すると、圧縮ばねに抗して偏向する。圧縮ばねは、圧力を伝達するように中間素子とは反対の入力側に接続されており、よって、入力側から出力側へ、圧縮ばねを介してトルクが方向付けられる。

ねじり振動ダンパの別の変形例が、ＦＲ３０５７３２１Ａ１で知られており、ここでは、（自由形状の）中実ばねの形態のレバー状のばね本体が出力側に提供されており、このばね本体は、径方向外側に、この伝達経路上を転がるローラにトルクを伝達するように接続されている斜面状の伝達経路を有する。ローラは、ボルト上に回転可能に装着される。ねじり振動が発生すると、相対移動が、ばね素子と対応するローラとの間で引き起こされ、斜面状の伝達経路により、ばね本体は、そのローラに対する回転相対移動において、ローラによって、そのばね力に抗してレバーのように偏向する。これにより、ねじり振動が減衰される。

ＥＰ２５０８７７１Ａ１のレバーとＦＲ３０５７３２３Ａ１のばね本体は、共に、低消散、すなわち、高効率を望む場合には、技術的に制御が困難である、かつ／または製造もしくは組立が高価である。

例えば、ねじり振動ダンパは、ＷＯ２０１８／２１５０１８Ａ１号で知られており、ここでは、転動体を介して出力側と入力側との間に装着された、２つの中間素子が提供されている。転動体は、中間素子が拘束案内されるようにして相補的な伝達経路上を走行する。２つの中間素子は、エネルギー蓄積素子によって互いに対して予張力がかけられているので、エネルギー蓄積素子の機能的に作用する剛性は、トルク伝達とは関係なく構成することができる。多くの適用方法において、一方では、トルク伝達システムの固有振動数を低減し、同時に高トルクを伝達できる必要がある。第１の要件からは、機能的剛性は低くなければならないことになる。第２の要件からは、エネルギー蓄積素子の剛性は、高くなければならないことになる。このような、要件の矛盾は、転動体と伝達経路によって解決することができる。トルクは、伝達経路とそれらの間に配置される転動体によって、入力側と出力側との間で伝達されるだけである。固有振動数を変更する機能的に作用する剛性は、小さい傾度と大きい回転角によって、小さいばねの偏向に変換される。このカム機構により、（任意で）低い、機能的に作用する剛性となる。このシステムは、エネルギー蓄積素子を、（最大）伝達可能トルクと関係なく構成できるという利点がある。しかし、例示した実施形態は、多くの数の別体の転動体を有し、相補的な伝達経路に対する要望が高く、製造および組立が複雑で費用がかかる。これは、このシステムは、いかなる領域においても競合的でないことを意味する。

そこから進んで、本発明の目的は、先行技術から知られている欠点を少なくとも部分的に解消することである。本発明による特徴は、有利な実施形態が従属請求項に示されている独立請求項から生じる。特許請求の範囲の特徴は、任意の技術的に合理的な方法で組み合わせることができ、本発明の追加の実施形態を含む以下の詳細な説明および図における説明もまた、この目的のために使用することができる。

本発明は、パワートレインのための回転軸を有するねじり振動ダンパに関し、少なくとも：
－トルクを受容するための入力側と、
－トルクを出力するための出力側と、
－入力側と出力側との間でトルクを伝達するために接続された少なくとも１つの中間素子と、
－少なくとも１つのエネルギー蓄積素子であって、それによって、入力側に対して、かつ出力側に対して振動することができるように中間素子が支持される、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子と、
－少なくとも１つの転動体と、を有し、
中間素子が、転動体に属する伝達経路を有し、
入力側および出力側の一方が、経路側を形成し、それぞれ、他方が、駆動側を形成し、
経路側が、伝達経路に対して相補的であるカウンタ経路を有し、
転動体が、伝達経路とカウンタ経路との間で回転可能に、トルク伝達のために案内される、ねじり振動ダンパに関する。

ねじり振動ダンパは主に、駆動側が、トルクを伝達するように、エネルギー蓄積素子によって、中間素子に接続されることを特徴とする。

下記では、軸方向、径方向、または周方向、およびそれらに対応する用語が使用される場合、特に明記されていない限り、言及された回転軸を参照する。特に明記されていない限り、前および後の説明で使用される序数は、明確に区別する目的でのみ使用され、指定された構成要素の順序またはランキングを示すものではない。１よりも大きい序数は、そのような他の構成要素が存在しなければならないことを必ずしも意味しない。

一実施形態において、例えばトラクショントルク伝達である、例えば主状態にある入力側は、トルク入力側を形成し、経路側および出力側は、駆動側を形成する。代替的な実施形態では、例えば、スラストトルク伝達である、例えば、二次状態にある出力側は、トルク入力側を形成し、経路側および入力側は、駆動側を形成する。

本明細書で提案するねじり振動ダンパは、別体の少数の構成要素と、少数の転動体と、相補的な伝達経路を有し、これらは、本明細書では、入力または出力側における素子間の伝達経路、および（相補的な）カウンタ経路と称される。本明細書では、入力側は、トルクを受容するものとして構成されるが、これにより、本明細書において、入力側がトルクを出力するように構成されることを除外するものではない。例えば、入力側は、例えば、モータ車両のパワートレインにおいて、モータ車両を推進させるために、ギヤトレインを介して車両の車輪にかかるいわゆるトラクショントルク、すなわち、例えば、内燃エンジンおよび／または電気機械のような駆動エンジンから出力されるトルクを備えた、主状態で入力されるトルクを形成する。それにより出力側はトルクを出力するように構成されるが、出力側は、また、好ましくは、トルクを受容するように構成される。よって、出力側は、例えば、二次状態のモータ車両のパワートレインへの適用において、すなわち、エンジンブレーキ中または回復（モータ車両の減速からの電気エネルギーの回復）中に、移動するモータ車両の内部エネルギーが入力トルクを形成するとき、いわゆるスラストトルクの入力側を形成する。

トルクの振動が直接入力側から出力側へ、またはその逆に伝達されることを回避するため、少なくとも１つの中間素子、好ましくは、少なくとも２つの中間素子が提供される。少なくとも１つの中間素子は、入力側と出力側との間でトルクを伝達するように、接続して配置される。本明細書において、少なくとも１つの中間素子は、入力側に対して、および出力側に対して移動できるので、所定の（機能的に効果的な）剛性を有する中間素子で、ひいてはエネルギー蓄積素子上でねじり振動を誘発できる。よって、ねじり振動ダンパが組み込まれるシステムの固有振動数、つまり、質量と剛性の関数を変更すること、好ましくは低減させることができる。

中間素子は、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子によって、例えば、アークスプリング、リーフスプリング、ガス圧アキュムレータなどによって、駆動側に対して支持される。駆動側は、入力側または出力側から形成され、その中で、対応する、好ましくは一体型の接続デバイスが、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子、例えば、接触面、および／またはリベットポイントのために形成される。

経路側では、少なくとも１つの中間素子が、少なくとも１つの転動体によって支持され、中間素子は転動体の各々のための伝達経路を有し、同じ転動体のための相補的なカウンタ経路が経路側に形成される。経路側は、出力側または入力側から形成され、その中で、好ましくは経路側と一体型で形成されるカウンタ経路は、少なくとも１つの転動体のために形成される。トルクはカウンタ経路および伝達経路を介して伝達される。トルクはまた、エネルギー蓄積素子を介して、駆動側と中間素子との間で伝達される。

例えば、経路側からトルクが導入される場合、伝達経路に対して相補的なカウンタ経路状の転動体は、トルクの傾度がねじり振動ダンパより高いため、斜面状の伝達経路の対応する方向の静止位置から（上方に）転動する。本明細書において使用する、上方に転動するとは、説明のためであり、作業が行われているという事実に相当する。より厳密には、形状の関係から、エネルギー蓄積素子の対抗する力が勝る。転がり下降するとは、エネルギー蓄積素子から蓄積されたエネルギーが割り当てられた中間素子上に力の形態で出力されることを意味する。共回転座標軸でさえも、上および下は、必ずしも１つの空間的方向に限らない。

このトルク関連の移動で、転動体は、割り当てられた中間素子を経路側および駆動側に対して移動させ、拮抗して作用するエネルギー蓄積素子には、それにより張力が与えられる。印加されたトルクに変更があると、その結果として、例えば、ねじり振動の場合などの経路側と駆動側との間の速度差は、他方（トルク吸収）側、出力側の（ここでは）駆動側の慣性によって打ち消され、転動体は、伝達経路上、ならびに相補的なカウンタ経路の、印加されたトルクに対応する位置の周囲で前後に（所定の方式で）転がる。このように、転動体は、トルク量の関数として張力をかけられたエネルギー蓄積素子に対抗するので、固有振動数がねじり振動ダンパのない（但し、フライホイールの質量がそれに沿って移動されている）静止位置またはトルク伝達と比較して変更される。

力は、圧縮、拡張、ねじれ、または他のエネルギー蓄積の形態で対応する構成のエネルギー蓄積素子によって吸収され、時間的に遅延して、好ましくは（ほとんど）消失がない状態で駆動側に伝えられる。ねじり振動を含む経路側の（ここでは例えば）トルク入力はこのように、それに沿って駆動側に伝えられ、好ましくは（ほぼ）損失なしに、（ここでは例えば）経時的に変化する。加えて、上記で説明したように、中間素子の変更可能な位置の結果として、固有振動数は、一定ではなく、むしろトルクの傾度に、ひいては印加されたトルクに依存する。

逆の場合、トルクが駆動側、例えば出力側を介して導入され、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子に他方の方向に負荷がかけられ、したがって、対応する力が中間素子上に導入される。転動体はしたがって、伝達経路（上方）上に他方の方向（経路を介したトルクの導入の上記説明と反対）に転動する。転動体のこの移動は、ここではエネルギー蓄積素子上の負荷にのみ従う。ねじり振動で起きるように、トルクが変化すると、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子は、（ここでは）経路側の、それぞれの伝達経路と相補的なカウンタ経路との間の転動する転動体との相互作用により、印加されたトルクと、変化した、すなわち、時間的に遅延した移動の形態で蓄積されたエネルギーに対応する位置の周囲で偏向する。これにより、ねじり振動ダンパが組み込まれたトルク伝達システムの固有振動数が変化する。

逆構成の場合、駆動側は、入力側から、経路側は、出力側から形成される。関数は次いで、上記説明と同一であり、上記説明の入力側は出力側に、出力側は入力側に置き換えられる。

一実施形態では、２つ以上の中間素子が提供されており、これらは、好ましくは回転軸と回転対称になるように配置されているので、ねじり振動ダンパは単純な手段で平衡を取れる。少数の構成要素および（伝達）経路に関して、厳密に２つの中間素子を有する実施形態は有利である。

２つのエネルギー蓄積素子は、伝達経路および相補的なカウンタ経路の実施形態に従って、好ましくは（単一の）中間素子に作用するように提供され、エネルギー蓄積素子は、互いに拮抗するように配置され、好ましくは互いに平衡を取っている。代替的な実施形態では、少なくとも１つの拘束ガイドが提供され、そのガイドによって移動が課せられ、例えば、レールまたは溝と、それを取り囲むピンまたはその中に係合するばねのようにして、中間素子の少なくとも１つにおいて、幾何学的に案内される。これは、それぞれの中間素子の移動が（幾何学的に）過剰に定義されていることを意味する。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、少なくとも１つの中間素子が、単体で、少なくとも１つの割り当てられたエネルギー蓄積素子および割り当てられた転動体によって装着されることがさらに提案されている。

この有利な実施形態では、少なくとも１つの中間素子は、少なくとも１つの転動体を介する、また、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子を介するさらなる支持を有さない。これは、（追加の）摩擦効果が存在しないことを意味する。少なくとも１つの中間素子は、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子、少なくとも１つの転動体、駆動側および／または経路側の接触面によって、軸方向に案内される。少なくとも１つの中間素子は、好ましくは、少なくとも１つの転動体および／または少なくとも１つのエネルギー蓄積素子を介して、純粋に摩擦の方法で軸方向に保持され、軸方向力成分の構成に従わない負荷の場合に、軸方向停止部によってのみ損失に対して保護される。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、少なくとも１つの中間素子が、２つの拮抗するエネルギー蓄積素子によって駆動側に接続されて、トルクを伝達することも提案されている。

この実施形態では、エネルギー蓄積素子の予張力は、中間素子および／または中間素子の予張力を介して、取り扱いが非常に容易かつ信頼できる方法で少なくとも１つの転動体に対して調整され得る。例えば、構造的に同一のネルギー蓄積素子を用いた場合、例えばエネルギー蓄積素子のばね特性などの部品公差への依存性は公差が互いに対して低減することから低く、例えば、第１のエネルギー蓄積素子の目標の剛性から下方に逸脱する剛性は、第２のエネルギー蓄積素子の上方に逸脱する剛性によって補正する、または低減する。逸脱方向が同じであると、予張力は、目的の予張力と比較して、確かに全体的に低減または増加するが、それにも関わらず、例えば、中間素子の両側では、拮抗効果の結果としてバランスが保たれる。一実施形態では、中間素子の静止位置のみが変更される。公差は、好ましくは非常に小さいので、静止位置は、所定の公差範囲内に収まる。２つの中間素子を有する実施形態では、第１の中間素子の第１の（または第２の）エネルギー蓄積素子は、（動力側によって）第２の中間素子の第２の（または第１の）エネルギー蓄積素子との拮抗する動作接続状態にあり、エネルギー蓄積素子の部品公差に対する補正効果が達成されるように、（４つの）エネルギー蓄積素子が互いに接続されている。全体的には、部品の品質が低下することで、標準部品に必要な製造精度、組立工数、調整工数、および／または費用が削減される。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、第１のエネルギー蓄積素子は、割り当てられた中間素子に、第１の力および第１の方向の力を付与し、第２のエネルギー蓄積素子は、割り当てられた中間素子に、第２の力および第２の方向の力を付与し、一方、第１の力および第２の力は、互いに異なり、ならびに／または、第１の力の方向および第２の力の方向は、静止位置において互いに異なることも提案されている。

なお、エネルギー蓄積素子は、径方向の軸周りに傾動しない、またはこのような傾動は、固有振動数に影響を与えるような働きはしないことを指摘しておく。よって、本明細書で説明する力の方向は、回転軸が、回転軸に対して垂直に配向される回転面内に位置するベクトルとして定義される。なお、さらに、２つの拮抗するエネルギーの力の方向は、これらがグローバルな、すなわち共通の座標系にあると考えられる限り、常に同じである。本明細書において、力の方向とは、他方の力の方向のミラーリング、すなわち、中間素子の（静止位置での）静止軸または中心線の軸上および場合によっては駆動側のミラーリングと比較して、他方の力の方向から逸脱することを意味する。

本明細書における力は、力のベクトルの大きさのみを指し、それにより、力のベクトルは、力（大きさ）および力の方向（有効な方向）に分解することができる。

なお、２つの拮抗するエネルギー蓄積素子の力および力の方向は、対称構成においては中間素子の偏向状態で互いに異なり、本明細書で提案されているような非対称な構成においては、偏向状態で同じとすることができるということも指摘しておく。

本実施形態では、異なるトルクの特徴曲線がトラクショントルク伝達および反対の方向のスラストトルク伝達に対して構成されているため、ねじり振動ダンパによる固有振動数の影響は、トルクの方向によって異なる。この場合、中間素子は、好ましくは、上記のように、対応する伝達経路によって、平衡状態とされる。

一実施形態では、使用される２つの拮抗するエネルギー蓄積素子は（設置されてない、すなわち弛緩状態では）同じである。本明細書において、例えば、互いから逸脱しているトラクショントルクの対と伝達経路のスラストトルクの対の形態で異なる力が構成される（上記の説明を比較する）。別の変形例では、駆動側と中間素子との間の異なる長さの設置距離によって異なる力が確立される。

例えば、中間素子上の接触面のおよび／または２つの拮抗するエネルギー蓄積素子に対する駆動側における傾斜の違いにより異なる力の方向が達成される。一実施形態では、力の方向は、２つの拮抗するエネルギー蓄積素子のうちの少なくとも１つが、回転軸に平行な軸周りを傾動するという点で中間素子の偏向を介して可変である。力の方向が異なる結果、エネルギー蓄積素子が同一であれば、ばねの偏向、つまり中間素子の（同じ）偏向によるエネルギー吸収は異なる。したがって、この設置状態では、同一の拮抗するエネルギー蓄積素子の剛性は異なる。これは、コストおよび組立工数または組立の信頼性において同じエネルギー蓄積素子を使用することが有利である。しかし、上記の文脈では、同一のエネルギー蓄積素子については、関係を明確にするために述べたに過ぎず、異なる力の方向を使用することは、そのような場合に限定されない。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、少なくとも１つの中間素子が、２つの転動体によって、経路側で支持されることも提案されている。

この実施形態では、２つの転動体、および相補的なカウンタ経路と２つの互いに同期した伝達経路二重案内の結果として、ある形態の移動が中間素子に課せられる。このような実施形態は、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子が、例えば、関連付けられた中間素子上の力の径方向力成分による中間素子の位置の安定性に関する、転動体に対する予張力関数のみを有するように構成され得る。さらに、追加の（拘束）案内素子がない実施形態においても、力が中間素子上に導入されるモーメントの均衡点を構成することが必要である。トルクが適用されるときに、伝達経路によるトルク伝達、すなわち、トラクショントルクの対またはスラストトルクの対を確保するために、結果として生じる径方向接触力のみが十分に大きくなければならない。好ましい実施形態において、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子と関連付けられた中間素子との強制された相対移動の結果としての消失効果が軽減される、または回避すらされるように、このようなモーメントの均衡点が近似される。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、少なくとも１つの中間素子が、経路側の１つの単一の転動体によって支持されることも提案されている。

この実施形態は、より少ない数の構成要素、ならびに、したがって低い部品コストおよび組立コストに関して特に有利である。代替的な実施形態では、少なくとも１つの拘束ガイドが提供され、そのガイドによって移動が課せられ、例えば、レールまたは溝と、それを取り囲むピンまたはその中に係合するばねのようにして、中間素子の少なくとも１つにおいて、幾何学的に案内される。

好ましい実施形態において、拘束案内のための追加の（拘束）案内素子（拘束ガイドがない）実施形態において、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子の、好ましくは２つのエネルギー蓄積素子の、導入力の力の方向、すなわち、作用線に沿った、または作用線に平行な力のベクトルの配置が、中間素子のモーメントの均衡点において、中間素子の偏向とは無関係であって、派生（反）力のそれら作用線がそれら作用線の転動体と交差し、転動体の転動中心（転動軸）を通って延び、伝達経路および相補的なカウンタ経路に対して垂直に整列する場合に確実となる。よって、中間素子のモーメントの平衡状態の周囲の中間素子にはモーメントの平衡状態が存在する。このことから、転動体を介して導かれる力のベクトルの力成分が、中間素子に作用するエネルギー蓄積素子の力、または力成分に対応することが本質的に理解できる。これは、この構成規則により、エネルギー蓄積素子の力が増加すると、転動体を介して得られる派生力も増加することを意味する。２つの拮抗するエネルギー蓄積素子の場合の力のベクトルは、したがって、力の三角形を形成する

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、伝達経路およびそれぞれの相補的なカウンタ経路は、各々、第１の伝達曲線と対をなすトラクショントルクと、第２の伝達曲線と対をなすスラストトルクを含み、トラクショントルクの対は、入力側から出力側へのトルク伝達に対して構成され、スラストトルクの対は、出力側から入力側へのトルク伝達に対して構成され、第１の伝達曲線および第２の伝達曲線は、少なくともある領域において、互いに異なる伝達曲線を有していることがさらに提案されている。

一般的に、トラクショントルクおよびスラストトルクは、理論的な適用においては違いはない。これらの用語は、よって、中立的にとらえるべきものであり、指定されたトルク伝達方向を区別しやすくするだけのものである。これらの用語は、モータ車両のパワートレインにおける通常の名称から取ったものであるが、それにより、他の適用に対しても移行できるものである。トラクショントルクの対は、例えば、入力側から出力側へのトラクショントルクの伝達に適用され、転動体は、トルクの増加に伴い、拮抗するエネルギー蓄積素子の力に抗してトラクショントルクの対上で（上方に）転動する。このように、拮抗するエネルギー蓄積素子のポテンシャルは増加し、例えば張力をかけられ、よって、剛性が変化する。よって、トルクが上がると、ねじり振動は、拮抗するエネルギー蓄積素子のより大きい力を打ち消し、固有振動数は変化する。したがって、これはスラストトルクの対に適用され、エネルギー蓄積素子上への負荷の結果として、転動体は強制的にスラストトルクの対上を（上方に）転動させられる。

本実施形態では、各々静止位置の共通点から始まる第１の伝達曲線および第２の伝達曲線は、伝達経路が異なる。したがって、ねじり振動ダンパの剛性特性は、トラクショントルクおよびスラストトルクに対して個々に（異なる）構成とすることができる。

一実施形態では、例えば、トラクショントルクの伝達には減衰モーメントが大きい必要があり、これは、スラストトルクに対して望ましい回転角より大きい回転角（減速率が低い、すなわち、伝達比の分母がより小さい）ことにより達成できる。さらに、例えば、漸進的または漸減的な振動減衰が望まれ、さらには多変数の振動減衰が所望される。例えば、アイドリングに近い領域では、減衰モーメントがわずかに増加し、主負荷トルクに対しては、減衰モーメントが急勾配に増加し、これは、再び益々漸減的に減少し、伝達可能なトルクの最大伝達まで減衰モーメントの漸進的な増加が再び確立される。

本明細書において、伝達経路および相補的なカウンタ経路は、中間素子のそれぞれの偏向位置に従って構成されるべきものであるので、伝達曲線は、中間素子の移動と重なるように実行される。伝達経路および相補的なカウンタ経路は、好ましくは、中間素子に対して追加の（拘束された）ガイドデバイスは必要がないように、好ましくは、上記の説明に従ってモーメント平衡状態となるように構成されている。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子は、真っすぐなばね軸を有する螺旋状圧縮ばねであることも提案されている。

（純粋に）円筒形の螺旋状圧縮ばねとも称される真っすぐなばね軸を有する螺旋状圧縮ばねは、その弾性および（低い）消散特性が周知であり、制御が容易な、広く使用される標準部品である。所定の設置長さに対する全長またはばね特性における公差は、単純な手段によって補正することができる。加えて、このような螺旋状圧縮ばねは、いかなる追加の案内も必要なく、さもなければ摩擦を発生させ、よって、効率が低減し、さらに／または減衰特性は、そのヒステリシス効果によってより判定が難しくなる。加えて、螺旋状圧縮ばねは、ばね特性が大きく変動し得るため、とりわけ、巻線のピッチワイヤの太さ、弛緩状態の長さに対する設置長さの割合、および材料の選択を通じて調整できる。

加えて、真っすぐなばね軸を有する螺旋状圧縮ばねは、他のばねタイプ、例えば鋼ばねと比較して壊れにくく、いくつかの実施形態では、ブロックに負荷をかけることができるので、ブロックに分割できるそのようなエネルギー蓄積素子の実施形態におけるねじり振動ダンパに対して過負荷がかかった場合、エネルギー蓄積素子の破損に対して追加の固定素子が提供される必要はない。加えて、螺旋状圧縮ばねは、可能なばねの偏向が非常に長く、同時にばねの剛性が非常に高いという利点がるため、一方では、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子を介して大きいトルクを伝導することができ、他方では、移動における好適な低減を伝達経路の助けにより構成することができ、よって、ねじり振動の振幅が、中間素子の移動の振幅と比較して低減され、よって、ねじり振動により、螺旋状圧縮ばねでは、ばねの偏向が非常に小さくなる。結果として、螺旋状圧縮ばねは、剛性が高いにもかかわらず、（好適に）低い力でねじり振動を打ち消す。

ねじり振動ダンパの有利な実施形態において、好ましくは、真っすぐなばね軸を有する螺旋状圧縮ばねとして構成された少なくとも１つのエネルギー蓄積素子が、真っすぐなばね軸に交差する方向に変位可能な方法で中間素子および／または駆動側に装着されることも提案される。

このような変位性の結果として、中間素子の移動の径方向移動構成要素および／または、中間素子もしくはそれぞれ駆動側の接触面上の適用点におけるばね軸の非接線配置にも関わらず、（中間素子のモーメント均衡点の周りの）小さな対向するモーメントが付与される。変位可能性は、対向する摩擦力が低い好適な表面特性またはベアリングの別個の対によって確立される。エネルギー蓄積素子が傾動することを防止するためにガイドが設けられる、または、相対移動が小さいため、（低い）摩擦力にも関わらず、傾動モーメントは決して、したがってエネルギー蓄積素子を偏向させるほど十分に大きくならない。

上述した発明は、好ましい実施形態を示す関連する図面を参照して関連する技術的背景に基づいて以下に詳細に説明される。本発明は、純粋に概略的な図面を用いて決して制限されないが、図面は、寸法的に正確ではなく、比率を定義するには好適ではないことに留意されたい。

第１の実施形態のねじり振動ダンパの原理図を示す。 第２の実施形態のねじり振動ダンパの原理図を示す。 中間素子にかけられた力の図を示す。 図３による印加された力を示す力の三角形を示す。 第３の実施形態のねじり振動ダンパの原理図を示す。 第４の実施形態のねじり振動ダンパの原理図を示す。 第１の伝達経路を有する回転図のモーメント角を示す。 第２の伝達経路を有する回転図のモーメント角を示す。 第３の伝達経路を有する回転図のモーメント角を示す。 第４および第５の伝達経路を有する回転図のモーメント角を示す。

例として、図１、図２、図５および図６は、それぞれ、原理図において、ねじり振動ダンパ１の異なる実施形態を示し、これらは、明確にするために、大部分が同じように、かつ同じ構成要素のそれぞれの図に対する説明が相互参照される限りにおいて、描かれている。ここで、環状ディスクは入力側４を形成し、入力側４は図１および５における経路側１３を形成し、図２および６における駆動側１４を形成する。共通の回転軸２の中心において、さらなるディスク素子は、例えば、出力側５として形成され、出力側５は、図１および図５における駆動側１４を形成し、図２および図６における経路側１３を形成する。代替的に、環状ディスクは出力側５であり、ディスク素子は、入力側４である。上述した変形例を下記に示すが、用語は相互に入れ替え可能である。

矢印で示すように、トラクショントルク２８は入力側４から出力側５へ伝達可能であり、スラストトルク２９は、出力側５から入力側４へ伝達可能である。一実施形態では、トルクの方向は逆に構成されている。

２つの中間素子６、７は入力側４と出力側５との間に設けられ、対になった第１のエネルギー蓄積素子および第２のエネルギー蓄積素子１７のそれぞれの中間素子６、７が力を伝達する方法で、したがって、トルクを伝達するために、経路側で伝達経路１２によって駆動側１４に接続され、その上を経路１３上の相補的なカウンタ経路に転動する第１および第２の転動体８、９は、力を伝達する方法で、したがって、トルクを伝達するために支持される。転動体８、９は、ここでは、エネルギー蓄積素子１６、１７によって、伝達経路１２に対して、およびカウンタ経路１５に対して予張力がかけられており、転動可能にそれらの上を案内される。エネルギー蓄積素子１６、１７は、静止位置図示の位置の静止位置で互いに拮抗して作用しながら、中間素子６、７を保持する。図の第２の転動体９上で、第２の転動体９が示される静止位置の側に、伝達経路１２およびカウンタ経路１５のそれぞれの相補的な傾斜部からのトラクショントルクの対１８ならびに伝達経路１２およびカウンタ経路１５の相補的な傾斜部外の他方の側のスラストトルクの対２０が形成されることが示されている。その作用の機構について、下記に詳細に説明する。示される実施形態において、中間素子６、７は、エネルギー蓄積素子１６、１７およびそれぞれの転動体８、９を介してのみ支持される。

図１と比較して図２では、経路側１３および駆動側１４に関して逆の実施形態が示され、それによって、ここでの入力側４は駆動側１４を形成し、出力側５は経路側１３を形成する。

図３は、モーメントの平衡状態を示す図であり、図４は、図１の実施形態による第１の転動体８および第２の転動体９を用いた第１の中間素子６、第２の中間素子７に作用する力の三角形を示す。本明細書において、中間素子６、７は、その静止位置から導き出され、静止線３２に傾斜された中心線３３を有する静止位置に偏向の角度で偏向する。静止位置が中心線３３と合致する静止線３２は常に、中心線３３のように、しかし、中間素子６、７のモーメント均衡点３を通る静止位置においてのみ、回転軸２を通る。中間素子６、７の形状や質量関連中心としてではなくむしろ力関連中心として理解されるべき中心線３３は常に、モーメント均衡点３および回転軸２を通る。中間素子６、７のこのモーメントの均衡点３では、中間素子６、７に対して追加の案内が必要でなければ、モーメントの均衡がなければならない。静止線３２は常に、伝達経路１２の隣接する（理論的には非常に小さい）セクションに対して垂直に整列しなければならない。静止線３２は、モーメント均衡点３および転動体８、９の転動軸を通る。この規則が常に守られるように、第１のエネルギー蓄積素子１６を起点とする第１の力２２の第１の作用線３０の平行線と、力に比例して、同じ距離、または離間した、第２のエネルギー蓄積素子１７を起点とする第２の力２３の第２の作用線３１の第２の平行線が２つの中心線３３および静止線３２とモーメントの均衡点３で交差するようにして、（作用する）レバーアームが生じないようにしている。さらに、第１の力２２、第２の力２３および派生力２６が図４に示すような自動的に無効になる三角形を形成する。この目的のため、第１の力の方向２４、第２の力の方向２５、および派生力の方向２７は図に示すようになっていなければならない。図示の位置から、第１のエネルギー蓄積素子１６（図１参照）および第２のエネルギー蓄積素子１７（図１参照）には共により強い張力がかかっているため、予張力が、中間素子６、７に作用するようになる。本実施形態では、中間素子６、７が径方向内側に移動することから張力が強くなるので、エネルギー蓄積素子１６、１７も径方向内側に移動し、ねじクランプのように隣接する中間素子６、７間で圧縮される。よって、中間素子６、７は、中間素子６、７と駆動側１４との間のエネルギー蓄積素子１６、１７のばね軸３７、３８に沿った結果として得られる距離が、静止位置と比較して、短くなるように移動するが、但し、剛性が増し、トルクが高いことが望ましい（図５～８を比較されたい）。圧力線３４、すなわち、派生力２６の作用線を正しく整列させるため、割り当てられた転動体８、９の転動軸およびモーメントの均衡点３とそれぞれ交差する圧力線３４は常に伝達経路１２、ここでは、トラクショントルク２９に割り当てられた第２の伝達曲線２１に対して垂直であることが必要である。派生力２６の量および派生力の方向２７は、それぞれ、本質的に印加された第１の力２２および第２の力２３により決まる。

図５および６は、図１および図２における実施形態の変形例を示しており、ここでは、中間素子６、７上に拘束された案内が存在し、第１の転動体８および第２の転動体９に加えてまた、さらなる、すなわち、第３および第４の転動体１０、１１が提供される。この実施形態において、一実施形態は、それぞれの中間素子６、７上のモーメントの平衡状態および力の平衡状態の要件から逸脱する。転動体８、９、１０、１１をそれぞれ伝達経路１２と相補的なカウンタ経路１５との間に保持するために、または、押圧するために、（第１の）エネルギー蓄積素子１６（およびここではまた、それぞれ中間素子６、７を２つの転動体８、９、１０、１１に対して第２のエネルギー蓄積素子１７）によって十分な力（ベクトル）成分が生成されることだけが必要とされる。原則として、より多くの転動体８、９、１０、１１もまた使用され得る。そうでない場合、図５に関しては図１の説明が、図６に関しては図２の説明が参照される。

トルク回転角図が図７～１０において示され、トルク軸３５が、縦軸を形成し、回転角軸３６が横軸を形成している。この例では、縦軸の右側には、正の消失モーメントおよび回転角を有するトラクショントルク経路２８を示し、縦軸の左側には、負の消失モーメントおよび回転角を有するスラストトルク経路２９を示している。

図７は、後からトラクショントルクの対１８に関連付けられた第１の伝達曲線１９および後からスラストトルクの対２０に関連付けられた第２の伝達曲線２１を、２分割の漸進的な態様で示しており、低トルク量では、曲線が平坦であり、高トルク量では、曲線が急勾配になっている。

図８では、それに対応して２分割の漸減的な変化を示しており、低トルク量では急勾配であり、高トルク量では、平坦な曲線である。

図９は、漸進的および漸減的な経路が交互になった変化を示し、図１０では、実線で示す急勾配の曲線の経路を有する堅固なシステムを、点線で示す平坦な曲線の経路を有するシステムと比較して示している。

中間素子６、７の追加のガイダンスがない図１および図２における実施形態のために、このような伝達曲線１９、２１は、図３および図４で説明されたモーメントの平衡状態および力の平衡状態に従って観察される。したがって、伝達曲線１９、２１は、図１（および図２）の説明による伝達経路１２に対する要件と重なるように構成される。さらに、一実施形態では、第１のエネルギー蓄積素子１６の力２２または剛性は、静止位置にある第２のエネルギー蓄積素子１７とは異なり、図１および図２に示すような対称になるようには構成されていない。このことは、所望の伝達曲線１９、２１を得るための重ね合わせにおいても考慮されなければならない。

本明細書で提案されているねじり振動ダンパは、数少ない構成要素を使用して、固有振動数に対する安価かつ効率的な影響が達成されることを可能にする。

１ ねじり振動ダンパ
２ 回転軸
３ モーメントの均衡点
４ 入力側
５ 出力側
６ 第１の中間素子
７ 第２の中間素子
８ 第１の転動体
９ 第２の転動体
１０ 第３の転動体
１１ 第４の転動体
１２ 伝達経路
１３ 経路側
１４ 駆動側
１５ カウンタ経路
１６ 第１のエネルギー蓄積素子
１７ 第２のエネルギー蓄積素子
１８ トラクショントルクの対
１９ 第１の伝達曲線
２０ スラストトルクの対
２１ 第２の伝達曲線
２２ 第１の力
２３ 第２の力
２４ 第１の力の方向
２５ 第２の力の方向
２６ 派生力
２７ 派生力の方向
２８ トラクショントルク
２９ スラストトルク
３０ 第１の作用線
３１ 第２の作用線
３２ 静止線
３３ 中心線
３４ 圧力線
３５ トルク軸
３６ 回転角軸
３７ 第１のばね軸
３８ 第２のばね軸

Claims (6)

1. モータ車両のパワートレインのための回転軸（２）を有するねじり振動ダンパ（１）であって、少なくとも：
   －トルクを受容するための入力側（４）と、
   －トルクを出力するための出力側（５）と、
   －前記入力側（４）と前記出力側（５）との間でトルクを伝達するために接続された少なくとも１つの中間素子（６、７）と、
   －少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）であって、それによって、前記入力側（４）に対して、かつ前記出力側（５）に対して、振動することができるように前記中間素子が支持される、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）と、
   －少なくとも１つの転動体（８、９、１０、１１）と、を有し、
   前記中間素子（６、７）が、前記転動体（８、９、１０、１１）に属する伝達経路（１２）を有し、
   前記入力側（４）および前記出力側（５）の一方が、経路側（１３）を形成し、他方（５、４）が、駆動側（１４）を形成し、
   前記経路側（１３）が、前記伝達経路（１２）に対して相補的であるカウンタ経路（１５）を有し、
   前記転動体（８、９、１０、１１）が、前記トルクを伝達するために前記伝達経路（１２）と前記カウンタ経路（１５）との間で回転可能に案内され、
   前記駆動側（１４）が、前記エネルギー蓄積素子（１６、１７）によって、トルクを伝達するように、前記中間素子（６、７）に接続され、
   前記少なくとも１つの中間素子（６、７）が、２つの拮抗するエネルギー蓄積素子（１６、１７）によってトルクを伝達するように、前記駆動側（１４）に接続され、
   前記第１のエネルギー蓄積素子（１６）が、前記中間素子（６、７）上に、第１の力（２２）および第１の力の方向（２４）を付与し、前記第２のエネルギー蓄積素子（１７）が、前記中間素子（６、７）上に、第２の力（２３）および第２の力の方向（２５）を付与し、
   前記第１の力（２２）および前記第２の力（２３）が、互いに異なり、かつ／または前記第１の力の方向（２４）および前記第２の力の方向（２５）が、静止位置において互いに異なることを特徴とする、ねじり振動ダンパ（１）。
2. モータ車両のパワートレインのための回転軸（２）を有するねじり振動ダンパ（１）であって、少なくとも：
   －トルクを受容するための入力側（４）と、
   －トルクを出力するための出力側（５）と、
   －前記入力側（４）と前記出力側（５）との間でトルクを伝達するために接続された少なくとも１つの中間素子（６、７）と、
   －少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）であって、それによって、前記入力側（４）に対して、かつ前記出力側（５）に対して、振動することができるように前記中間素子が支持される、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）と、
   －少なくとも１つの転動体（８、９、１０、１１）と、を有し、
   前記中間素子（６、７）が、前記転動体（８、９、１０、１１）に属する伝達経路（１２）を有し、
   前記入力側（４）および前記出力側（５）の一方が、経路側（１３）を形成し、他方（５、４）が、駆動側（１４）を形成し、
   前記経路側（１３）が、前記伝達経路（１２）に対して相補的であるカウンタ経路（１５）を有し、
   前記転動体（８、９、１０、１１）が、前記トルクを伝達するために前記伝達経路（１２）と前記カウンタ経路（１５）との間で回転可能に案内され、
   前記駆動側（１４）が、前記エネルギー蓄積素子（１６、１７）によって、トルクを伝達するように、前記中間素子（６、７）に接続され、
   前記少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）が、真っすぐなばね軸（３７、３８）を有する螺旋状圧縮ばねであり、
   前記少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）が、前記中間素子（６、７）上に装着されており、かつ／または、前記ばね軸（３７、３８）に交差する方向に、前記駆動側（１４）上に変位可能に装着されていることを特徴とする、ねじり振動ダンパ（１）。
3. 前記少なくとも１つの中間素子（６、７）が、前記少なくとも１つの関連付けられたエネルギー蓄積素子（１６、１７）、および前記少なくとも１つの関連付けられた転動体（８、９、１０、１１）にのみによって装着されている、請求項１または２に記載のねじり振動ダンパ（１）。
4. 前記少なくとも１つの中間素子（６、７）が、単一の転動体（８、９）によって、前記経路側（１３）上に支持される、請求項１～３のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパ（１）。
5. モータ車両のパワートレインのための回転軸（２）を有するねじり振動ダンパ（１）であって、少なくとも：
   －トルクを受容するための入力側（４）と、
   －トルクを出力するための出力側（５）と、
   －前記入力側（４）と前記出力側（５）との間でトルクを伝達するために接続された少なくとも１つの中間素子（６、７）と、
   －少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）であって、それによって、前記入力側（４）に対して、かつ前記出力側（５）に対して、振動することができるように前記中間素子が支持される、少なくとも１つのエネルギー蓄積素子（１６、１７）と、
   －少なくとも１つの転動体（８、９、１０、１１）と、を有し、
   前記中間素子（６、７）が、前記転動体（８、９、１０、１１）に属する伝達経路（１２）を有し、
   前記入力側（４）および前記出力側（５）の一方が、経路側（１３）を形成し、他方（５、４）が、駆動側（１４）を形成し、
   前記経路側（１３）が、前記伝達経路（１２）に対して相補的であるカウンタ経路（１５）を有し、
   前記転動体（８、９、１０、１１）が、前記トルクを伝達するために前記伝達経路（１２）と前記カウンタ経路（１５）との間で回転可能に案内され、
   前記駆動側（１４）が、前記エネルギー蓄積素子（１６、１７）によって、トルクを伝達するように、前記中間素子（６、７）に接続され、
   前記少なくとも１つの中間素子（６、７）が、２つの転動体（８、９、１０、１１）によって、前記経路側（１３）上に支持されることを特徴とする、ねじり振動ダンパ（１）。
6. 前記伝達経路（１２）および前記それぞれの相補的なカウンタ経路（１５）が、第１の伝達曲線（１９）を有するトラクショントルクの対（１８）、および第２の伝達曲線（２１）を有するスラストトルクの対（２０）を各々備え、前記トラクショントルクの対（１８）が、前記入力側（４）から前記出力側（５）までのトルク伝達のために構成され、前記スラストトルクの対（２０）が、前記出力側（５）から前記入力側（４）までのトルク伝達のために構成され、
   前記第１の伝達曲線（１９）および前記第２の伝達曲線（２１）が、少なくとも複数の区分において、互いに異なる伝達経路を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のねじり振動ダンパ（１）。

Images