JPH0251638A - 捻じり振動ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、特許請求の範囲１）項の前提部分に一般的
に述べた捻じり振動ダンパーに関するものである。

［従来の技術とその課題］ 通常捻じり振動ダンパーは、環状支持メンバーと環状フ
ライホイールメンバーからなり、二つのメンバーは互い
に環状スプリングメンバーで連結され１弾性的にある限
定範囲内で相互に回転する。

このような捻じり振動ダンピングシステムでは、それぞ
れ効果的にダンピングできるか、または完全に吸収され
るため、捻じり振動が非常に狭い共振周波数の範囲内の
みで、環状支持メンバーまたは中心の環状メンバーに作
用するという不利がある。そのためより広い作動範囲を
もつ捻じり振動ダンパーを作ろうとして多くの実験がな
された。

これらについて述べると、区分された環状ゴムスプリン
グ要素で連結されている内側の中心環と外側の環状遠心
メンバーとの間に、追加の遠心スイッチメンバーが設置
された遠心型捻じり振動ダンパーが開発された。

前記の遠心スイッチメンバーは、ダンパーが摩擦接続で
回転する時、遠心力によって外側環状遠心メンバーの半
径方向内面に押しつけられる。それにより、追加のスプ
リングメンバーが環状遠心メンバーに連結され、このス
プリングメンバーに続く遠心メンバーは、中心の環に弾
性的に回転連結される。こうして捻じり振動ダンパーは
、追加のスプリングシステムの遠心力依存式スイッチ型
連結により、第二の共振周波数を与えられる。

摩擦型接続スイッチ作用による摩耗問題とは別に、この
ような捻じり振動ダンパーは第二またはおそらく第三の
共振周波数のみをもつ、しかし既存の捻じり振動ダンパ
ーでは、原則的に回転数に呼応する捻じり振動ダンパー
のスプリング特性曲線の連続的変化は達成されない。

最後に、遠心力依存性捻じり振動ダンパーは。

従来から知られているが、その捻じり振動特性曲線が回
転数の連続関数であるという公知技術はない。支持メン
バーとして作用する外部環状スリーブは、少なくともま
ずダンピングされるシャフトに強固に接続され、そこで
少なくとも二分割された内部スリーブ型リングが環状遠
心メンバーとして形成されるように、前記の捻じり振動
ダンパーは、スリーブ型ゴム金属スプリングとして作ら
れる。

環状支持メンバーと環状遠心メンバーは弾性的に連結さ
れるか、または振動システムとして、各々がゴムスプリ
ングで連結される。その中で二つのメンバーは一定範囲
で相互に回転する０区分されたゴムスプリングは、それ
ぞれの遠心要素のセグメントの半径方向外面を環状支持
メンバーの半径方向内面と接続し、補足的に接触面を形
成して。

円筒管壁セグメントとして形成される。

遠心要素のセグメントとゴムスプリングのスプリング特
性を調整することによって、捻じり振動ダンパーが作動
して、容易にそれぞれの応用における必要条件に適合で
きる。そこでは共振周波数が、望みどおりダンピングさ
れるシャフトの回転数の連続関数となる。

このシステムの特徴は、実際に頑強とも考えられる程の
軸方向と半径方向の強い剛性を示すことである。

［課題を解決するための手段とその効果］本発明の目的
は、遠心力に依存した捻じり振動ダンパーを供給するこ
とにあり、その中でこの捻じりスプリング特性曲線は、
ダンピングされるシャフトの回転数の連続関数となる。

一方さらに、ダンパーはシャフトの軸および半径方向に
激しく振動することができ、そこで特殊応用における条
件に応じた、軸および半径方向と同様に捻じり方向にお
いて、スプリング特性曲線とそれの使用可能な作動範囲
を容易に決定できる。

この目的は、特許請求の範囲１）項の特性をもつ捻じり
振動ダンパーによって達成される。したがって本発明の
重要な技術思想は１区分された環状遠心要素の遠心メン
バーを、スリーブ型のゴムバッファーでなく、個々の互
いに独立しそれによって互いに無関係に調整される一連
のスプリングメンバーで、実質的に３方向に可動に支持
して、遠心要素のセグメントを前記の環状支持メンバー
に結合することである。

こうして、環状スプリング要素のスプリングメンバーと
、環状遠心要素のセグメントの断面と寸法を決めること
により、捻じり振動ダンパーが構成できる。それぞれの
応用における特殊条件に応じ、ゴム専門家の特殊知識に
基づいたいくつかの経験によって、この決定は問題なく
なされる。そこでは捻じり振動ダンパーは、広範囲の回
転数以内と横の主要振動方向を含む妨害振動の広範囲の
振動周波数以内の捻じり振動ばかりでなく、ダンピング
されるシャフトに作用する半径方向および軸方向の妨害
振動を、回転数に応じてダンピングさせるかまたは完全
に吸収させる。

それで、たとえばエンジンにより起こされるシャフトの
捻じり振動ばかりでなく、構成条件または摩耗条件によ
る軸方向および／または半径方向の脈動も、効果的にダ
ンピングされるか、完全に吸収されるので、内部で回転
しているシャフトとそれに接続する全システムは、既存
の捻じり振動ダンパーでは達成できなかったような驚く
ほど静かな回転と振動を得ることができる。

したがって本発明による上述の特性を備えた捻じり振動
ダンパーは、シャフトが内燃エンジンまたはパルスエン
ジンで駆動される時に好んで使用される。そのためモー
ター駆動機器および自動車産業が、本発明による捻じり
振動ダンパーの好ましい適用分野である。

本発明の特殊実施態様はそれぞれの請求項の主題になっ
ている。

特に、遠心要素のセグメントが円筒管壁のセグメントで
あると好ましい、そこで環状支持要素または捻じり振動
ダンパーの中心の環の半径方向内面に応じて形成された
その半径方向の外面は、前述の内面に、同心的にかつ半
径方向に距離をもって配置される。

ここにおける”半径方向に距離をもって″という表現は
、遠心要素のセグメントが、周囲の環状支持要素に、ス
プリングメンバーのみにより支持されていることを意味
する。その遠心要素のセグメントは、後述の遠心力が働
く時、環状支持要素に対し可動状態になり、同時に遠心
要素のセグメントを環状支持要素に支持しているスプリ
ングメンバーは圧縮される。

好ましくは、その遠心要素のセグメントが環状支持要素
のウェブ型スプリングメンバーで支持され、そのスプリ
ングメンバーは遠心要素のセグメントをその軸方向の端
部で支持する。前述の軸方向に伸びるウェブ型スプリン
グメンバーは、それぞれの応用条件に応じて問題なく調
整されるが。

それは使用される弾性材料の断面１寸法および／または
硬度を、捻じり振動ダンパーが、捻じり振動に対するば
かりでなく、半径方向、特に軸方向の振動に関する既定
のスプリング特性を含むことができるよう決めることに
より調整できる。

特に本発明の捻じり振動ダンパーの前述の実施態様に関
して、それぞれのパラメーター、特に遠心要素のセグメ
ントの半径外方向の外面と環状支持要素の内面との間の
距離が、これら二つの表面が互いに接触することなく、
あるいはそれぞれの応用で許容される最大回転数に到達
した時、互いの間にごくわずかな摩耗状態となる接触で
、直接隣接するように寸法を定められる。

環状支持要素の円筒状内面は、遠心要素のセグメントと
通常は金属製である環状支持要素との間の金属的接触を
避けるための薄い弾性層からなるのが好ましい。さらに
、捻じり振動ダンパーの個々の部分が互いに終端停止要
素に接続するかまたは互いに滑動状態で動く時に、この
ようなダンピング機能をもつゴム層は有効性を実証され
た。しかしこのダンピング機能をもつゴム層がスプリン
グ特性に影響を与えてはならない。

さらに、ゴム専門家または振動の専門家にはそれぞれ自
明であるように、環状スプリング要素のスプリングメン
バーは、単一固体の均圧スプリング、たとえば特にゴム
スプリングであってはならない、これらの単一スプリン
グメンバーは、むしろ一つのスプリングシステムとして
配置される。

−例をあげると、緩衝型支持スプリングとたとえば軸方
向に伸びるホースの円筒部である捻じれ型スプリングと
の組合せにより、遠心要素のセグメントを支持するスプ
リングメンバーのスプリング特性曲線がつくられる。そ
こでは、スプリングメンバーのスプリング特性曲線は、
通常は無負荷の回転数である限定範囲の既定回転数まで
比較的急速に上昇し、ついでゆるやかに、そして実際の
作動範囲である特性曲線の範囲に連続して漸進的に上昇
する。

それぞれの応用に対する条件にのみ応じるための、本発
明による捻じり振動ダンパーの振動動作の一層の修正お
よび調整は、通常は互いに絶縁されている捻じり振動ダ
ンパーの遠心要素のセグメントを、遠心力に抗して働く
スプリングシステムで連結することによって達成される
。この追加のスプリングシステムは、他の幾何学的パタ
ーンによると同様に遠心要素のセグメントをペアーで連
結できる。

これは、もっとも簡単な場合、直径方向に反対の位置に
ある二つの遠心要素のセグメントが、連結されずに残っ
ている他の遠心要素のセグメントと連結されることを意
味している。一方、もつとも複雑なケースでは、振動ダ
ンパーのすべての遠心要素のセグメントは、遠心力に抗
して作用するスプリングシステムにより連結される。こ
の追加のスプリングシステムは、構成理由に応じて、単
一または組み合わされたスチール製螺旋形張カスプリン
グからなりたつのが好ましい。

本発明は、その実施態様により添付図を参照して以下に
一層詳しく説明される。

第１図に示された捻じり振動ダンパーは、本発明による
ダンパーの基本的者えを説明している。

図示のダンパーは、外側環状支持要素１、半径方向の内
側に区分された環状遠心要１７４２および上述の環状メ
ンバーと接続、連結している区分された環状スプリング
要Ｍ３からなる。

第１図に示された実施態様の環状スプリング要素３は、
一連の８個のゴム製スプリングメンバーからなり、その
スプリングメンバーは、４個の遠心要素のセグメント２
を、環状支持要素１の内面で、軸方向に伸びた端に沿い
端部４により支持する。環状支持要−ｍｌに唯一接続さ
れたシャフトは。

物理的接触なしに、環中心部を通り抜けて伸びるように
、環状支持要素が設計されることを理解できる。

遠心要素のセグメントはもはや固い緩衝型およびスリー
ブ型ゴムメンバー中に埋め込まれているのではなく、可
撓性ウェブ要素３で環状支持要素１に結合される。第１
図に示されたシステムは半径方向および特に軸方向に振
動できる。この配置により、回転数が増加する時、スプ
リングシステムのスプリング特性曲線は急速に上昇する
。

第２図に示された実施態様は１本発明による捻じり振動
ダンパーの多様な構成の可能性を示している。第２図に
示された捻じり振動ダンパーは、互いに連結された二つ
の遠心要素のセグメント５．６のほかに、追加のペアー
の遠心要素のセグメント７．８からなっており、それは
、周知の公開文献に記載されていないことは明らかであ
るが、緩衝型およびスリーブ型円筒形弾性メンバーに支
持される。本発明の原理により支持された二つの遠心要
素のセグメント５，６は、２つの螺旋張力スプリング９
．１０により連結される。

一方、二つの遠心要素のセグメント７．８は。

全システムのスプリングの剛性化の点で、連続かつ漸進
的に上昇する成分による全ヤステムのスプリング特性曲
線に影響を与える。都結された遠心要素のセグメント５
．６は、回転数：壬対的に非常に大きくなるまでは、追
加的に剛性〜傾向に響しない、したがって、第２図に示
された″Ａ楠態様による捻じり振動ダンパーを使用する
ことにより、ダンパーの使用できる作動範囲が本質的に
拡大されることは容易に理解できる。

第３図に示された実施態様では、遠心要素のセグメント
とそれを支持したスプリングメンバーは。

第２図に示された実施態様と同じように形成される。そ
こでは本発明の原理により支持された遠心要素のセグメ
ントは、二つだけでなく、三つの軸方向に伸びたウェブ
型スプリングメンバーで支持され、それで環状支持要素
に連結される。

第２図で示された実施態様と仲対照的に、第３図で示さ
れた実施態様では、ダンパーのすべての４個の遠心要素
のセグメントは互いに連結されシステムを作る。機械的
には、接続および連結はスプリング鋼で作られた螺旋張
力スプリング１１．１２．１３．１４によって行われる
。

結果として、第３図で示された捻じり振動ダンパーは、
第２図で示された捻じり振動ダンパーより、回転数によ
るスプリングの剛性が一層低いスプリングシステムから
なっている。そこでは４個の遠心要素のセグメントのう
ち２個が直接遠心力により動かされる。

第２図と第３図に示された実施態様では、追加のスプリ
ングメンバー９．１０．１１．１２．１３．１４は、環
状捻じり振動ダンパーの中を通って伸びるシャフトに触
れないように配置される。

遠心力に抗して作用する追加のスプリングメンバーによ
り、いくつかのあるいは全部の遠心要素のセグメントが
たがいに追加して接続される時。

相対的に高い力学的負荷の理由から、確実かつ永続する
動作のために、連結方法はかなり重要である。追加のス
プリングメンバー９の一つと遠心要素のセグメント５と
の機械的接続の一つの実施態様が、第４図に拡大して示
される。

ループ１５により、一つの軸端でスプリング９を確実に
保持するために、遠心要素のセグメント５は軸方向に開
けられた穴１６とそれに続く半径方向に開けられた穴１
７をもつ。軸方向に開けられた穴１６は、ループ１５か
らなる螺旋張力スプリング９の端がこれにうまく挿入さ
れるように設計される。穴１７の直径は、ループ１５の
曲率半径に応じて調整され、スプリングメンバー９が、
明確な連結を行なうよう、半径方向に伸びた穴１７の開
口部にぴったりとおさまる。

追加のスプリングメンバー９を遠心要素のセグメント５
に連結するこの方法により、追加組立および分解におい
て、高度の力学的適応性と、それに関連した連結信頼性
がきわめて容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による上述の捻じり振動ダンパーの第一
の実施態様を示す平面図、第２図は第二の実施態様を示
す平面図、第３図は第三の実施態様を示す平面図であり
、第３図は第２図に示された態様と同じであるが、その
中ではすべての遠心要素のセグメントが追加のスプリン
グシステムで連結される。第４図は、第２図および第３
図で示される追加のスプリングメンバーと遠心要素のセ
グメントとの接続例の説明図である。 １０． １１． １５・・・ループ、 １２． １６゜ １３、１４・・・ スプリングメンバー １７・・・穴。 １・・・外側環状支持要素、　　２・・・内側環状遠心
要素、２′・・・遠心要素のセグメント、 ３・・・環状スプリング要素、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半径方向の外側環状支持要素（１）、区分された半
   径方向の内側環状遠心要素（２）および両者（１）、（
   ２）を互いに接続、連結させる区分された環状スプリン
   グ要素（３）とからなり、回転数に対応するスプリング
   特性曲線をもつ捻じり振動ダンパーにおいて、環状スプ
   リング要素（３）が、周辺上でいくつかの個々のスプリ
   ングメンバーに区分され、それらが互いに独立あるいは
   互いに独立するように調整され、その中の個々のスプリ
   ングメンバー、好ましくは、少なくとも二つのスプリン
   グメンバー（３′）、（３″）が、一つの遠心要素のセ
   グメント（２′）を、環状支持要素（１）で支持してい
   ることを特徴とする捻じり振動ダンパー。 ２）遠心要素（２）のセグメントが環状支持要素（１）
   の内面に補足的に形成された円筒管の壁の区分であり、
   それらの半径方向の外面が、環状支持要素（１）の内面
   に対し同心的でかつ半径方向に離れて配置され、遠心要
   素のセグメントは、環状スプリング要素（３）のスプリ
   ングメンバー（３′）、（３″）によって環状支持要素
   （１）の表面に支持され、それらのスプリングメンバー
   （３′）、（３″）は、支持面として作られた、半径方
   向に内側でかつ軸方向に伸びた端または端部（４）で、
   遠心要素のセグメントを支持することを特徴とする請求
   項１に記載の捻じり振動ダンパー。 ３）各応用分野での最大許容回転数に達する時、遠心要
   素（２）のセグメントの半径方向の外面と、環状支持要
   素（１）の内面との間の距離が、二つの表面が互いに接
   触せず、あるいは無視できる程度に接触して隣接するよ
   うな寸法であることを特徴とする請求項２に記載の捻じ
   り振動ダンパー。 ４）環状支持要素（１）の円筒状の内面が、ダンピング
   の目的のために薄い弾性層からなることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかの項に記載の捻じり振動ダンパー
   。 ５）環状スプリング要素のスプリングメンバーが、軸方
   向に配置されたウェブ型のゴムスプリング（３′）、（
   ３″）であり、特殊用途に応じて形成され、および／ま
   たは連続伸長あるいは中断伸長して形成されることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の捻じり振
   動ダンパー。 ６）遠心要素（２）のセグメントが、ダンピング目的の
   ために、少なくとも互いに隣接する表面部分において弾
   性層からなることを特徴とする請求項５の項に記載の捻
   じり振動ダンパー。 ７）ダンパーが、偶数個、必然的に２以上で、通常８ま
   たは１０以下の遠心要素（２）のセグメントからなり、
   そこで、互いに直径方向反対側に配位され、スプリング
   方式で支持された前記のセグメントが、捻じれ、半径お
   よび軸方向である主振動の方向にペアーで同じ周波数の
   共振をするが、しかし特殊な要求による異なった主振動
   方向では、共振周波数が異なるように、それらの共振周
   波数に対し調整されることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれかの項に記載の捻じり振動ダンパー。 ８）スプリングメンバー（３）が、スプリングシステム
   を形成する個々のスプリングメンバー群として配置され
   る中で、スプリングシステムが非連続のスプリング特性
   曲線をもつことを特徴とする請求項１〜７のいずれかの
   項に記載の捻じり振動ダンパー。 ９）スプリングメンバーのスプリング特性曲線が、通常
   の無負荷回転数である既定の回転数限界までかなり急速
   に上昇し、ついで緩やかな漸進的上昇となることを特徴
   とする請求項８に記載の捻じり振動ダンパー。 １０）直径方向反対側にあるペアーの遠心要素のセグメ
   ント（５、６）の少なくともいくつかが、遠心力に抗し
   てスプリングシステム（９、１０）で連結されることを
   特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の捻じり
   振動ダンパー。 １１）ペアーになっている遠心要素のセグメントの少な
   くともいくつかが、互いに独立したペアーとして連結さ
   れることを特徴とする請求項１０に記載の捻じり振動ダ
   ンパー。 １２）捻じり振動ダンパーのすべての遠心要素のセグメ
   ントが、遠心力に抗して追加のスプリングシステム（１
   １、１２、１３、１４）で連結されることを特徴とする
   請求項１〜１１のいずれかの項に記載の捻じり振動ダン
   パー。