(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性トーショナルバイブレーションダンパであって、
・ねじり剛性的に機械軸、特にエンジン軸に結合可能な環状のダンパケーシング（１）が設けられており、
・該ダンパケーシング（１）が、はずみ環を収容するための作業チャンバ（７）を包囲しており、
・該作業チャンバ（７）が、粘性の減衰手段で満たされており、
・トーショナルバイブレーションダンパの両端面のうちの少なくとも一方が、冷却通路（１７，１８）を備えたファンディスク（１５）を支持している
形式のものにおいて、
・冷却通路（１７，１８）が、ファンディスク（１５）の、少なくとも２つの同心的なピッチ円上に配置されており、かつ
・半径方向内側の冷却通路（１７）が、半径方向外側の冷却通路（１８）に対して、異なる幾何学的な寸法を有している
ことを特徴とする、冷却通路を備えた粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項２】
半径方向外側の冷却通路（１８）の、半径方向の長さｌと幅ｂとの間の比ｃａが、半径方向内側の冷却通路（１７）の比ｃｉよりも大きい、請求項１記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項３】
比ｃａ，ｃｉが３．５から１の間にある、請求項２記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項４】
半径方向外側の冷却通路（１８）の横断面積Ｑａが、半径方向内側の冷却通路（１７）の横断面積Ｑｉよりも小さい、請求項１から３までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項５】
半径方向内側の冷却通路（１７）が、半径方向外側の冷却通路（１８）よりも幅広である、請求項１から４までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項６】
隣接する、半径方向外側に位置する冷却通路（１８）間の角度間隔αａが、半径方向内側に位置する冷却通路（１７）の角度間隔αｉよりも小さい、請求項１から５までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項７】
隣接する、外側の冷却通路（１８）間の角度間隔αａは、３°から７°の間で、隣接する、半径方向外側に位置する冷却通路（１８）間の角度間隔αａが、半径方向内側に位置する冷却通路（１７）の角度間隔αｉよりも小さくなるように選択されている、請求項６記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項８】
隣接する、内側の冷却通路（１７）間の角度間隔αｉは、５°から１５°の間で、隣接する、半径方向外側に位置する冷却通路（１８）間の角度間隔αａが、半径方向内側に位置する冷却通路（１７）の角度間隔αｉよりも小さくなるように選択されている、請求項６または７記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項９】
半径方向外側の冷却通路（１８）および／または半径方向内側の冷却通路（１７）が、傾斜角度β≦３０°の下で、その半径方向Ｒに対して方向付けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項１０】
冷却通路（１７，１８）が、異なる半径方向Ｒ上に位置する、請求項１から９までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項１１】
内側の冷却通路（１７）が、外側の冷却通路（１８）に対して、半径方向で間隔を置いている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項１２】
冷却通路（１７，１８）の、半径方向の間隔が、冷却通路の長さｌの２０％から１００％の間にある、請求項１１記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項１３】
冷却通路（１７，１８）が、半径方向側で開いた端部を備えて、その金属薄板ブランク（１９）の平面から隆起湾曲されて形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【請求項１４】
冷却通路（１７，１８）の横断面が方形、正弦波形または円弧形である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の粘性トーショナルバイブレーションダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘性トーショナルバイブレーションダンパ（Ｖｉｓｋｏｓｉｔａｅｔｓ−Ｄｒｅｈｓｃｈｗｉｎｇｕｎｇｓｄａｅｍｐｆｅｒ）であって、ねじり剛性的に機械軸、特にエンジン軸に結合可能な環状のケーシングが設けられており、該ケーシングが、はずみ環を収容するための作業チャンバを包囲しており、該作業チャンバが、粘性の減衰手段で満たされており、トーショナルバイブレーションダンパの両端面のうちの少なくとも一方が、冷却通路を備えたファンディスクを支持している形式のものに関する。そのような粘性トーショナルバイブレーションダンパはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２９４８９号明細書に開示されている。
【０００２】
粘性トーショナルバイブレーションダンパ（以下短くビスカスダンパとも呼ぶ）は一般にディーゼルエンジンのクランク軸の力対抗側にフランジ結合される。トーショナルバイブレーションダンパはクランク軸のねじり振動振幅を減じる。ダンパの内部に存在する減衰媒体（シリコーン油）が繰り返し剪断されることにより、振動エネルギは熱に変換される。熱は対流により周囲の空気またはその他の冷却媒体に放出されねばならない。
【０００３】
ビスカスダンパの性能はとりわけ、減衰媒体と、ダンパケーシングの壁と、周囲の冷却媒体との間の熱移動に依存している。最大で許容される運転温度の超過はシリコーン油の「沸騰」、つまりは不可逆の品質損失につながる。それゆえ、上記熱移動を最良に、例えばダンパケーシングの表面における強制的な対流により最適化することが重要となる。
【０００４】
この課題を解決するために、適当な装置の助けを借りて、ビスカスダンパを取り巻く空気が乱流渦動され、それにより、ダンパ表面における熱伝達が改善される。
【０００５】
この意図は既に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２０５７６４号明細書から公知の通り、ファン翼をビスカスダンパの端面に配置することでも追求されている。そこに記載されたビスカスダンパの場合、ダンパケーシングの両端面にファンディスクが設けられている。このファンディスクに、多数のファン翼がＵ字形に切り出されて、縁立てされる。翼は軸平行の平面内に位置し、互いに一定の角度で立っている。良好に熱伝導性の材料から成るファン翼は、ダンパの、通風される表面を拡大し、それにより、改善された熱導出を運転中に提供する。さらに、ファンディスクは、熱伝導性の接着剤により、ダンパケーシングの、割り当てられた端面に固定される。
【０００６】
ただし、このようにして装着されるビスカスダンパの接着プロセスは自動化されにくい。発送時およびエンジンへの組付け時に、または運転中にも、張り出したファン翼が損傷されないように特別な注意を払う必要が存在する。さらには、組立工が鋭利な金属薄板部分で怪我をする危険が常に付きまとう。
【０００７】
イギリス国特許公開第６５０８９１号明細書で、やはりビスカスダンパにおける熱伝達が取り組まれている。ここに記載されたダンパは、張り出した、放射線状にまたは湾曲して方向付けられた羽根を有している。羽根は、一緒に回転する金属薄板キャップにより被覆されている。この解決策における欠点は、必要となる構成スペースと、キャップを最も僅少な手間で羽根に固定する技術的な難しさとにある。
【０００８】
ビスカスダンパの対流冷却はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２９４８９号明細書でも取り組まれている。ここでは、半径方向で延びる管状の冷却通路を備えたファンディスクがダンパケーシングの両端面に設けられており、冷却通路が、回転の結果として連行される空気を案内する。通路はファンディスクの全幅にわたって延在している。その内側半径で、冷却通路は望ましい形で密に集合しているが、外側半径に向かって必然的に、そこで最も密な熱流が導出されるにもかかわらず、互いに離間している。小さくない通路長さのために、冷却空気は管内で主として層状に流動する。層流に対して、乱流の方が熱技術的により効果的である。半径方向内側から半径方向外側まで延在する通路は、結合されていないファンディスクを不安定にし、反り返り、かつ取扱い困難となる。欠点として、このファンディスクがダンパ端面に点溶接により結合される点も挙げられる。点溶接はプログラム制御されたロボットによってのみ自動化される。
【０００９】
これらの点から出発して、本発明の課題は、上位概念を成す粘性トーショナルバイブレーションダンパを改良して、その熱導出、製作、取扱いおよび形状安定性を改善することである。
【００１０】
上記課題の本発明による解決策として、特許請求項１の特徴部が役立つ。本発明の有利な構成は請求項２から請求項１４の対象である。
【００１１】
本発明の主な利点は、冷却通路が、ファンディスクの、少なくとも２つの同心的な円上に配置されている点にある。粘性トーショナルバイブレーションダンパの運転中に半径方向で流過する空気はまず、半径方向内側の冷却通路と接触し、その後で、半径方向外側の冷却通路と接触する。両「接触場面」で、冷却通路から空気への熱伝達が生じる。冷却通路を２列またはそれよりも多くの列で配置したことにより、半径方向で冷却通路の間隔を置いたおかげで、空気の付加的な渦動が生じ、高い熱伝達にとって不都合な層状の冷却空気流動を阻止する。これにより、まさに高く負荷されたダンパで、改善された対流および熱伝達が達成されることができる。
【００１２】
熱移動のさらなる最適化は冷却通路の形状付与に関するパラメータにより可能である。半径方向外側の冷却通路の幾何学的な寸法を、半径方向内側の冷却通路の幾何学的な寸法とは異なるものにすることにより、空気流動の乱流が局所的に影響を及ぼされることができ、このことは改めて、改善された対流および熱伝達につながる。減衰特性に影響を及ぼすために、熱負荷を粘性トーショナルバイブレーションダンパの半径方向の延びにわたって変化させることも極めて望ましい。
【００１３】
有利な構造パラメータは、冷却通路の、半径方向の長さｌと幅ｂとの間の比ｃである。半径方向外側の冷却通路の比ｃａが、半径方向内側の冷却通路の比ｃｉよりも大きいとすぐに、冷却特性は局所的に適合され、乱流形成は既に半径方向内側の領域で促進されることができる。ｃにとって有利な値は３．５〜１である。
【００１４】
前記構造パラメータに対して択一的にまたは付加的に、冷却通路の幾何学形状（ジオメトリ）を、半径方向外側の冷却通路の横断面積Ｑａが、半径方向内側の冷却通路の横断面積Ｑｉよりも小さいように選択することができる。これによっても、冷却特性が局所的に適合され、乱流形成が促進されることができる。
【００１５】
比較可能な作用は、半径方向内側の冷却通路が、半径方向外側に位置する冷却通路よりも幅広であると得られる。
【００１６】
局所的な冷却特性に対して影響を及ぼす、製作技術的に僅かな手間で変更し得る構造パラメータは角度間隔αである。一般に、隣接する、半径方向外側に位置する冷却通路間の角度間隔αａが、半径方向内側に位置する冷却通路間の角度間隔αｉよりも小さい。有利には、半径方向外側の冷却通路間の角度間隔αａが３°〜７°であり、半径方向内側に位置する冷却通路間の角度間隔αｉが有利には５°〜１５°である。
【００１７】
冷却通路の、半径方向に対して傾いた方向付けは、軸回転方向を考慮した上で、最高の冷却空気流量が達成されるべき場合に意図される。有利には、３０°までの傾斜角度βである。
【００１８】
有利には、冷却通路が、異なる半径方向上に位置する。その結果、異なるピッチ円の冷却通路をずらして配置することは、連行される冷却空気を完全に渦動する。つまり、最良の熱伝達が達成される。
【００１９】
冷却通路は有利には、容易に取扱うことのできるファンディスクの、インテグラルな構成部分を成す。冷却通路はディスクの材料から非切削加工で作り出されている。ファンディスクは、構造上簡単かつ安価な形式で、良好な熱伝導性を有する金属薄板から製作されている。その際、冷却通路は、２つの、ダンパ回転軸線に関して接線方向の側で切込みを入れられて、ファンディスクの平面からアーチ状（ｇｅｗｏｅｌｂｅａｒｔｉｇ）に深絞りされる。したがって、各冷却通路の長手方向延びは常にディスク幅よりも小さい。隆起湾曲された冷却通路がファンディスクの全円環面にわたって連なっていることは、波動の視覚的な印象を想起する。
【００２０】
隆起湾曲された冷却通路の各列の半径方向外側および半径方向内側に、ファンディスクの、平坦な円環部分が残される。円環部分は、ファンディスクの形状安定性および平坦性を調達し、かつ環状のビーム溶接シームを配置するために意図されている。そのような溶接シームは、自動化された方法でかつ一度きりの締付けで、つまり特に経済的に形成される。さらに、溶接シームは、ファンディスクとダンパケーシングとの間の、良好に熱伝導性の密な結合部を提供する。
【００２１】
個々の冷却通路の、やわらかく丸み付けられた湾曲のおかげで、怪我の恐れはほぼ排除される。加えて、隆起湾曲された翼は極めて形状安定性であるので、ファンディスクを装着した複数のダンパは省スペースに山積みされ、保管され、かつ発送されることができる。
【００２２】
製作技術上の利点は、ファンディスクが、打抜きと切込みと深絞りとから成る唯一の作業工程で製作される点にある。個数が比較的少なければ、これに対して、まず平坦な金属薄板ブランクが打抜かれ、金属薄板ブランクに、冷却通路の、制限されたセグメントが、反復的なシフト動作により設けられる。やはり、この両方法の間の、経済的な中間段階も考えられる。
【００２３】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
図１：本発明によるトーショナルバイブレーションダンパの半割断面図である。
図２：図３に示したファンディスクの軸測投影図である。
図３：２列の冷却通路を備えたファンディスクを示す図である。
図４：図３に示した矢印方向Ａで見た図である。
図５：個別的な冷却通路の横断面図である。
図６：角度をずらした通路列を備えた、図３に示したファンディスクの部分図である。
図７：傾いた外側の冷却通路を備えたファンディスクの部分図である。
【００２４】
図１には、半割された断面図で、本発明による粘性トーショナルバイブレーションダンパが示されている。粘性トーショナルバイブレーションダンパは、半径方向内側に位置する固定フランジ３を備えたダンパケーシング１を有している。ダンパケーシング１は鋼板または別の適当な材料から製作されており、その外周壁４と内周壁５とでもって、環状の作業チャンバ７を包囲する。作業チャンバ７内には、滑り支承された二次質量体（図示されていないはずみ環）と粘性の減衰媒体とが存在する。
【００２５】
固定フランジ３は、ねじを収容するための、共通の直径上に分配配置された固定孔９を有している。これにより、ビスカスダンパは、回転する機械部分、例えば減衰したいクランク軸に螺設されるか、またはその他の形式で結合される。中央開口１１は、減衰したい機械部分のセンタリング付設部またはこれに類するものを収容する。原理的に、その他の摩擦力結合式（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）または形状結合式（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）の結合法で、ダンパケーシングを、減衰したい軸に結合することも考えられる。
【００２６】
ビスカスダンパの作業チャンバ７の、図１に示した断面図で見て右側の面はカバー１３により閉鎖されている。カバー１３は、打抜かれたまたはその他の形式で成形された金属薄板ブランクから製作されている。ダンパケーシングの、少なくとも一方の端面に、図示の実施例ではその両面に、ファンディスク１５が固定されている。ファンディスク１５は、薄い金属薄板のブランクから製作されており、その都度多数の冷却通路１７，１８を有している。冷却通路１７，１８はその通路長手方向軸線でもってダンパケーシング１の半径方向上に位置する。
【００２７】
冷却通路１７，１８は、ビスカスダンパに関して、２つの異なる同心的なピッチ円上に位置する。ファンディスク１５もしくは冷却通路１７，１８の、半径方向での広がりは、冷却通路１７，１８がはずみ環（図示せず）の側面領域に位置し、かつ作業チャンバからダンパケーシング１もしくはカバー１３の壁により隔離されているように選択されている。これにより、減衰媒体から冷却通路１７，１８への熱伝達が最短の経路で可能となる。
【００２８】
ファンディスク１５の特徴的な波構造は、図２に示した軸測投影図に基づき明らかである。
【００２９】
本発明によるファンディスク１５の、図３に示した部分平面図には、規則的に分配された冷却通路１７，１８の、２つの同心的な列が示されている。内側の通路１７と外側の通路１８とが若干の角度で互いにずらされている。その結果、半径方向内側から半径方向外側へと搬送される冷却空気が最良に渦動され、最大の冷却効果が達成される。冷却通路１７，１８は半径方向で方向付けられており、それにより、ファンディスクは両回転方向のために同様に適している。特別な使用事例では、冷却通路１７，１８に、有利な回転方向に関して最適化された形状を付与することが有利な場合もある。規則的なピッチの代わりに、冷却通路の別の配置、例えば若干の角度で互いに間隔を置いているセグメント化されたグループでの配置も考えられる。
【００３０】
冷却通路は金属薄板ブランク１９の材料から加工されている。この場合、打抜かれたブランクが、符号２１，２３を付与した箇所で切込みを入れられる。引き続いての深絞りプロセスで、冷却通路１７，１８が個別的にまたはグループ毎に深絞りされ、隆起湾曲させられる。必要な切断／打抜き工具の存在時、打抜き、切込みおよび深絞りから成る作業工程が特に経済的に統合される。
【００３１】
冷却通路がその長手方向の広がりでファンディスク幅の一部にわたって延在しているにすぎないので、通路の半径方向外側と半径方向内側には、変形されていない平坦な円環２７，２９が残される。円環２７，２９は、環状のビーム溶接シーム３３，３５のための軌道面として意図されている。この種の溶接シームは図１の断面図に示されている。
【００３２】
外側の円環２７と内側の円環２９とに加えて、両通路列間に設けられた中間の円環３１が存在する。必要ならば、ここでもビーム溶接シームがファンディスクの付加的な接合部として設けられてもよい。
【００３３】
図４の部分図からは、引き通された冷却通路１７が、平坦な金属薄板ブランク１９をどの程度凌駕しているかが見て取れる。読者の視線（図３に示した矢印Ａ）はここでは冷却空気流に沿っており、冷却空気流は、通路状の湾曲部２５を通して、半径方向内側から半径方向外側へと変向される。隆起湾曲された冷却通路１７の間で、金属薄板ブランク１９はダンパケーシング１もしくはカバー１３に当接し、それにより、最適な熱伝達を提供する。
【００３４】
冷却通路の幅ｂは、図５に示されているように、冷却通路１７，１８が金属薄板ブランク１９への移行部で有している絞り半径（Ｚｉｅｈｒａｄｉｕｓ）ｒにより規定される。冷却通路の横断面積Ｑｉ，Ｑａは、製作技術に起因する偏差は別として、一定である。
【００３５】
図６に示したファンディスクは、半径方向内側に位置する冷却通路１７において、角度間隔αｉ＝３．８°を有している。半径方向外側の冷却通路１８間の角度間隔はαａ＝５．０°である。冷却通路の、半径方向の長さｌと幅ｂとの間の比はｃ＝２である。
【００３６】
図７に示したファンディスクでは、半径方向外側の冷却通路がその都度の半径方向に対して傾斜角度βの分だけ傾いて配置されている。
【００３７】
ビスカスダンパを熱技術的に最適化する手間は比較的僅かである。上記配置が有する利点は、この配置がダンパ自体の慣用の製作法に対して影響を及ぼすことがなく、その完了後に執り行われる点にある。既に生産された、場合によっては既に使用されているダンパに、本発明によるファンディスクを後付けすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるトーショナルバイブレーションダンパの半割断面図である。
【図２】図３に示したファンディスクの軸測投影図である。
【図３】２列の冷却通路を備えたファンディスクを示す図である。
【図４】図３に示した矢印方向Ａで見た図である。
【図５】個別的な冷却通路の横断面図である。
【図６】角度をずらした通路列を備えた、図３に示したファンディスクの部分図である。
【図７】傾いた外側の冷却通路を備えたファンディスクの部分図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ダンパケーシング
３  固定フランジ
４  外周壁
５  内周壁
７  作業チャンバ
９  固定孔
１１  中央開口
１３  カバー
１５  ファンディスク
１７  内側の冷却通路
１８  外側の冷却通路
１９  金属薄板ブランク
２１  外側の切込み
２３  内側の切込み
２５  通路円、複数の冷却通路の列
２７  外側の円環
２９  内側の円環
３１  中間の円環
３３  外側のビーム溶接シーム
３５  内側のビーム溶接シーム
３７  角度ずれ
ｂ  幅
ｃ  比
ｌ  長さ
Ｒ  半径方向
ｒ  絞り半径
Ｑ，Ｑａ，Ｑｉ  横断面積
α，αａ，αｉ  角度間隔
β  傾斜角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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