JP6434056B2

JP6434056B2 - ねじり振動ダンパー

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Inventors: スヘイル・マンズール; ウィリアム・ジェイ・パイプスニー
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Description

本発明は、概して、ねじり振動ダンパーに関し、特に、両方向にその中心から軸方向にその周囲に向って増大する厚みを有する波形あるいは湾曲プロファイルを備えた、ねじり振動ダンパーに関する。

ねじり振動ダンパーは、通常、ダンパーリングの最内径およびダンパーハブ（外部質量ダンパー）の最外径、またはダンパーハブの最内径およびラバーストリップまたはリングを受け入れるダンパーリング（内部質量ダンパー）の最外径によって画定される直線または平行湾曲プロファイルを有する。直線または平行湾曲プロファイルを有することにより、ダンパーは、上記プロファイルに取り付けられたラバーの各軸方向周縁において大きな涙滴形状の主歪み蓄積を受け易くなる。この不均等な（または不均一な）歪みの蓄積は、設計上、望ましくない。さらに、長方形のプロファイルは平行な湾曲プロファイルよりも優れた歪み応答を有するが、ダンパーの軸方向完全性に欠け、これは、通常、望ましくない。したがって、ダンパーの軸方向の完全性と、大きな主歪み蓄積との間のバランスが求められる。したがって、ダンパーの軸方向の完全性と、ラバーストリップまたはリング内の主歪み蓄積との間の適切なバランスを提供する、非平行な湾曲プロファイルを有する、ねじり振動ダンパーが求められている。

一態様では、ねじり振動ダンパーが開示されるが、これは、凸状セクション間に軸方向に中央凹状セクションを備えた半径方向外面を有する第１の部材を含む。さらに、ねじり振動ダンパーは、凹状セクション間で軸方向に中央凸状セクションを備えると共に半径方向外面と向き合う半径方向内面を有する第２の部材を含み、半径方向外面および半径方向内面は、軸方向中心および軸方向端部を有する断面プロファイルを画定する半径方向ギャップによって離間させられ、かつ、半径方向ギャップは、軸方向中心から断面プロファイルの各軸方向端部まで厚みが増大する。ラバーインサートが上記半径方向ギャップ内に嵌め込まれる。

別の態様では、ねじり振動ダンパーが開示されるが、これは、凹状セクション間に軸方向に中央凸状セクションを備えた半径方向外面を有する第１の部材を含む。さらに、ねじり振動ダンパーは、凸状セクション間で軸方向に中央凹状セクションを備えると共に半径方向外面と向き合う半径方向内面を有する第２の部材を含み、半径方向外面および半径方向内面は、軸方向中心および軸方向端部を有する断面プロファイルを画定する半径方向ギャップによって離間させられ、かつ、半径方向ギャップは、軸方向中心から断面プロファイルの各軸方向端部まで厚みが増大する。ラバーインサートが上記半径方向ギャップ内に嵌め込まれる。

さらに別の態様では、ねじり振動ダンパーが開示されるが、これは、中心線と、軸線と、軸方向に対向する端部間で広がる第１の長さを有する半径方向外面とを有する第１の部材を含む。さらに、ねじり振動ダンパーは、第２の中心線と、半径方向外面に対して対向させられた半径方向内面とを有する第２の部材であって、半径方向内面は、軸方向に対向する端部間で広がる第２の長さを有する第２の部材を含む。ギャップは、対向する端部間で広がるギャップ長さと、断面プロファイルを画定する対向させられた表面間で半径方向に広がる厚みとを有し、この厚みは、上記部材の中心線における第１の厚みから、対向する端部における第２の厚みまで連続的に増大する。ラバーインサートが上記半径方向ギャップ内に嵌め込まれる。

本発明の上記およびその他の特徴、その特性ならびにさまざまな利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を検討することで明らかとなる。

ねじり振動ダンパーの斜視図である。ねじり振動ダンパーの斜視図である。ねじり振動ダンパーの一部の断面図である。ねじり振動ダンパーの一部の別な断面図である。ねじり振動ダンパーのギャップ厚みのグラフである。ラバーインサートの主歪みを示す図である。ラバーインサートの主歪みを示す図である。ラバーインサートの主歪みを示す図である。

以下の詳細な説明は、本発明の一般的な原理を説明するものであり、その例は添付図面にさらに示されている。

図１Ａは、ねじり振動ダンパー１００の斜視図である。ねじり振動ダンパー１００は、ラバーインサート１０６が嵌め込まれたギャップによって半径方向に分離されたハブ１０２およびリング１０４を含む。リング１０４は、サーペンタインベルト等を受け入れるように構成された半径方向外側溝付き表面１０７を含む。ハブ１０２は、軸方向中心軸線１１０を有する中心孔１０８を含む。孔１０８は、回転システムのシャフト（図示せず）、例えば内燃機関の回転シャフトに堅固に固定されるように構成される。図１Ｂは、別のねじり振動ダンパー１５０の斜視図である。このねじり振動ダンパー１５０は、ラバーインサート１５６が嵌め込まれたギャップによって半径方向に分離されたリング１５２およびハブ１５４を含む。リング１５２は、軸方向中心軸線１６０を有する中心孔１５８を含む。孔１５８は、上述したように、シャフト（図示せず）に対して固定されるように構成される。

ラバーインサートがギャップに嵌め込まれる前に、ラバーインサートは、当該ラバーインサートが挿入中または嵌め込み過程中に圧縮されていくように、ギャッププロファイルの断面厚みよりも大きな組み立て前厚みを有する。エラストマーがリングおよびハブに加える、この圧縮力は、ねじり振動ダンパー１００を一つに保持する。

図２は、ねじり振動ダンパー２００の一部の断面である。このねじり振動ダンパー２００は、半径方向ギャップ２０６によって分離された第１の部材２０２および第２の部材２０４を含む。第１の部材２０２および第２の部材２０４は、ねじり振動ダンパー２００の軸線２０８、例えば水平軸線を中心として回転し、そして第２の部材２０４は第１の部材２０２の半径方向外側にある。図１Ａおよび図１Ｂに図示説明されるように、第１の部材２０２および第２の部材２０４は、それぞれ、ラバーインサートが嵌め込まれたギャップによって分離された円周方向に延びるリングおよび円周方向に延びるハブであってもよい。代替的に、第１の部材２０２および第２の部材２０４は、それぞれ、ラバーインサートが嵌め込まれたギャップによって分離された円周方向に延びるハブおよび円周方向に延びるリングであってもよい。

図示する実施形態では、第１の部材２０２は、この第１の部材２０２の対向する軸方向端部２０３および２０５間で広がる第１の長さＬ１を有する半径方向外面２１０を含む。半径方向外面２１０は、中央凹状セクション２１２と、軸方向に隣接する凸状セクション２１４および２１６とを含む。すなわち、中央凹状セクション２１２は、軸方向において、凸状セクション２１４および２１６間に存在する。さらに、図示する実施形態では、第２の部材２０４は、この第２の部材２０４の対向する軸方向端部２０７および２０９間で広がる第２の長さＬ２を有する半径方向内面２１８を含む。半径方向内面２１８は、中央凸状セクション２２０および凹状セクション２２２および２２４を含む。中央凸状セクション２２０は、軸方向において、凹状セクション２２２および２２４間に存在する。半径方向外面２１０および半径方向内面２１８は、交互に凹凸を繰り返す波形面であり、例えば、凸状部分は対向面の凹状部分に対して半径方向に対向させられ、かつ／または凹状部分は対向面の凸状部分に対して半径方向に対向させられる。

図示する実施形態では、半径方向外面２１０および半径方向内面２１８は、半径方向ギャップ２０６によって分離された半径方向に対向する表面である。半径方向ギャップ２０６は、第１および第２の部材の対向する軸方向端部間で広がるギャップ長さを有すると共に半径方向において対向する表面２１０および２１８間で広がり、（点線で輪郭が描かれた）断面プロファイル２２６を形成する。半径方向のギャップ２０６の厚みは、第１および第２の部材の中心線ＣＬにおける第１の厚みＴ１から、部材２０２および２０４の各反対側の端部における第２の厚みＴ２まで連続的に増大する。半径方向外面２１０および半径方向内面２１８は非平行湾曲関係を有する。言い換えると、第１の厚みＴ１は断面プロファイル２２６の軸方向中心にあり、そして第２の厚みＴ２は断面プロファイル２２６の軸方向心から軸方向に離間させられており、例えば、第２の厚みＴ２は、断面プロファイル２２６の軸方向端部においてあるいはその周囲で軸方向に離間させられている。図示の実施形態では、第１の厚みＴ１は第２の厚みＴ２よりも小さく、その結果、半径方向のギャップ２０６は、第１の厚みＴ１の軸方向位置と第２の厚みＴ２との間で厚みが連続的に増大する。別の実施形態では、半径方向のギャップは、Ｎ次多項式関係、例えば２次多項式関係に従って、第１の厚みＴ１と第２の厚みＴ２との間で厚みが増大する。別の実施形態では、半径方向ギャップは、第１の厚みＴ１と第２の厚みＴ２との間で、傾斜関係をたどって増大する。別の実施形態では、半径方向ギャップは、その厚みが一段階で増大しないように、第１の半径方向厚みＴ１と第２の半径方向の厚みＴ２との間で増大する。

図示する実施形態では、断面プロファイル２２６によって画定される半径方向ギャップには、第１の部材２０２および第２の部材２０４それぞれの半径方向外面２１０および半径方向内面２１８間に完全に半径方向に嵌合する（部分的にのみ図示される）ラバーインサート２２８が嵌め込まれる。ラバーインサート２２８は、ストリップまたはリングであってもよく、エラストマー材料、例えばブチルゴム等から形成されてもよい。

図示する実施形態では、外側凸状セクション２１４および２１６は第１の半径Ｒ１を有し、かつ、外側凹状セクション２２２および２２４は第２の半径Ｒ２を有する。第２の半径Ｒ２は、第１の半径Ｒ１と、半径方向ギャップ２０６の第１の半径方向厚みＴ１の一部分Ｆ１（図示せず）との和よりも大きく、例えば、一部分Ｆ１は第１の厚みＴ１の厚みの１０〜９０％の範囲にあってもよい。さらに図示する実施形態では、中央凸状セクション２２０は第３の半径Ｓ１を有し、かつ、中央凹状セクション２１２は第４の半径Ｓ２を有する。

図３は、ねじり振動ダンパー３００の別の断面図である。ねじり振動ダンパー３００は、半径方向ギャップ３０６によって分離された第１の部材３０２および第２の部材３０４を含む。第１の部材３０２および第２の部材３０４は、ねじり振動ダンパー３００の軸線３０８の周りを回転し、そして第２の部材３０４は第１の部材３０２の半径方向外側にある。上述したように、第１および第２の部材は軸線３０８の周りで円周方向に延びている。

図示する実施形態では、第１の部材３０２は、この第１の部材３０２の対向する軸方向端部３０３および３０５間で広がる第１の長さＬ１を有する半径方向外面３１０を含む。半径方向外面３１０は、中央凸状セクション３１２と、軸方向に隣接する凹状セクション３１４および３１６を含む。すなわち、中央凸状セクション３１２は、軸方向に関して、凹状セクション３１４および３１６間に存在する。さらに図示する実施形態では、第２の部材３０４は、この第２の部材３０４の対向する軸方向端部３０７および３０９間で広がる第２の長さＬ２を有する半径方向内面３１８を含む。半径方向内面３１８は、中央凹状セクション３２０ならびに凸状セクション３２２および３２４を含む。中央凹状セクション３２０は、軸方向において、凸状セクション３２２および３２４間に存在する。半径方向外面３１０および半径方向内面３１８は、交互に凹凸を繰り返す波形面であり、例えば、凸状部分は対向面の凹状部分と半径方向に対向し、かつ、凹状部分は対向面の凸状部分と半径方向に対向する。

図示する実施形態では、半径方向外面３１０および半径方向内面３１８は、半径方向ギャップ３０６によって分離された半径方向に対向する表面である。半径方向ギャップ３０６は、第１および第２の部材の対向する軸方向端部間で広がるギャップ長さを有すると共に、半径方向に関して対向する表面３１０および３１８間で広がり、（点線で輪郭が描かれる）断面プロファイル３２６を画定する。半径方向ギャップ３０６の厚みは、第１および第２の部材の中心線ＣＬにおける第１の厚みＴＴ１から、部材３０２および３０４の各反対側端部における第２の厚みＴＴ２まで連続的に増大する。半径方向外面３１０および半径方向内面３１８は非平行な湾曲関係を有する。言い換えれば、第１の厚みＴＴ１は断面プロファイル３２６の軸方向中心にあり、そして第２の厚みＴＴ２は断面プロファイル３２６の軸方向中心から軸方向に離間させられており、例えば、第２の厚みＴＴ２は断面プロファイル３２６の軸方向端部においてあるいはその周囲で軸方向に離間させられている。図示する実施形態では、第１の厚みＴＴ１は第２の厚みＴＴ２よりも小さく、その結果、ギャップ３０６、例えば半径方向ギャップは、第１の厚みＴＴ１の軸方向位置と第２の厚みＴＴ２との間で厚みが連続的に増大する。

図示する実施形態では、断面プロファイルによって画定された半径方向ギャップには、半径方向外面３１０と半径方向内面３１８との間に完全に半径方向に嵌合する（部分的にのみ図示される）ラバーインサート３２８が嵌め込まれる。ラバーインサート３２８はストリップまたはリングであってもよく、そしてエラストマー材料、例えばブチルゴム等から形成されてもよい。

図示する実施形態では、外側凸状セクション３２２および３２４は第１の半径Ｒ１を有し、外側凹状セクション３１４および３１６は第２の半径Ｒ２を有する。第２の半径Ｒ２は、第１の半径Ｒ１と、半径方向のギャップ３０６の第１の厚みＴＴ１の一部分Ｆ１（図示せず）との和より大きく、例えば一部分Ｆ１は第１の厚みＴ１の１０〜９０％の範囲にあってもよい。さらに、図示の実施形態では、中央凹状セクション３２０は第３の半径Ｓ１を有し、かつ、中央凸状セクション３１２は第４の半径Ｓ２を有する。

図４は、中心線ＣＬから軸方向縁部ＡＥまでの三つのねじり振動ダンパープロファイルのギャップ厚みプロットのグラフ４００を示す。本明細書で説明する、ねじり振動ダンパーの半径方向のギャップは一定の厚みを持たない。例えば、ギャップ厚みプロット４０２は（水平軸上で０から２０まで）軸方向長さにわたって４．０の一定ギャップ厚みを有するものとして示されている。さらに、本明細書で説明される、ねじり振動ダンパーの半径方向のギャップは、ただ一つの場所でギャップ厚みの段的増大を持たない。例えば、ギャップ厚みプロット４０４は、その軸方向長さに沿った、ただ一つの位置で段的に増大するギャップ厚みを有するものとして示されており、すなわち、ギャップ厚みプロット４０４は、それがただ一つの位置において５．２まで段的に増大するポイントまで４．０のギャップ厚みを有するものとして示されている。本明細書で説明される、ねじり振動ダンパーは、中心線ＣＬにおいてまたはその周囲から各軸方向縁部ＡＥまで連続的に増大する連続的に増大するギャップ厚みを有し、例えばギャップ厚みプロット４０６は、中心線ＣＬと軸方向縁部ＡＥとの間で４．０から４．６までギャップ厚みが連続的に増大することを示している。上述したように、連続的に増大するギャップ厚みは、Ｎ次多項式関係、傾斜関係等を有することができる。

図５ないし図７は、ねじり振動ダンパーのギャップ内に嵌め込まれたラバーインサートの主歪みを示している（インサートの半分だけが中心線ＣＬから軸方向端縁ＡＥまで示されている）。歪み符号５１１〜５２０はある範囲の主要な歪みを表す。図５〜７の右側の主歪み表に詳細に示されるように、符号５１１は最低の主ひずみを表し、符号５２０は、最大の主ひずみを表す。具体的には、図５は、従来技術において典型的であるように、ストレートギャッププロファイルを有する第１の部材５０２と第２の部材５０４との間に配置されたラバーインサート５０６の例示的な歪みプロファイルを示す。図６は、図３において上述した例示的実施形態と同様に、第１の部材６０２と第２の部材６０４との間に配置されたラバーインサート６０６の例示的な歪みプロファイルを示す。図７は、図２において上述した例示的な実施形態と同様に、第１の部材７０２と第２の部材７０４との間に配置されたラバーインサート７０６の例示的な歪みプロファイルを示す。

図５は、先行技術のストレートギャッププロファイル設計が、涙滴状の主歪み値５２０が示されている軸方向端部ＡＥに向かって、より大きな主歪みを呈することを示す。軸方向端部に向かう大きな主ひずみは、それがねじり振動ダンパーにおけるラバーインサートの損耗につながる可能性があるため、理想的な設計ではないであろう。図６および図７は、図２および図３において上述したねじり振動ダンパーの実施形態（非平行な湾曲関係を有する波状の半径方向内面および半径方向外面）がラバーインサートの最大主ひずみを減少させ、特にねじり振動ダンパー内のラバーインサートの損耗を低減することを示している。

図面に示しかつ上述した本発明の実施形態は、特許請求の範囲内でなし得る数多くの実施形態の例証である。数多くのその他の形態が、開示された解決策を利用して、創出可能である。つまり、ここから発行される特許の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されることが出願人の意図である。

１００振動ダンパー
１０２ハブ
１０４リング
１０６ラバーインサート
１０７表面
１０８中心孔
１１０軸方向中心軸線
１５０振動ダンパー
１５２リング
１５４ハブ
１５６ラバーインサート
１５８中心孔
１６０軸方向中心軸線
２００振動ダンパー
２０２第１の部材
２０３軸方向端部
２０４第２の部材
２０５軸方向端部
２０６半径方向ギャップ
２０７軸方向端部
２０８軸線
２０９軸方向端部
２１０半径方向外面
２１２中央凹状セクション
２１４外側凸状セクション
２１６外側凸状セクション
２１８半径方向内面
２２０中央凸状セクション
２２２外側凹状セクション
２２４外側凹状セクション
２２６断面プロファイル
２２８ラバーインサート
３００振動ダンパー
３０２第１の部材
３０３軸方向端部
３０４第２の部材
３０５軸方向端部
３０６半径方向ギャップ
３０７軸方向端部
３０８軸線
３０９軸方向端部
３１０半径方向外面
３１２中央凸状セクション
３１４外側凹状セクション
３１６外側凹状セクション
３１８半径方向内面
３２０中央凹状セクション
３２２外側凸状セクション
３２４外側凸状セクション
３２６断面プロファイル
３２８ラバーインサート
５０２第１の部材
５０４第２の部材
５０６ラバーインサート
６０２第１の部材
６０４第２の部材
６０６ラバーインサート
７０２第１の部材
７０４第２の部材
７０６ラバーインサート

Claims

ねじり振動ダンパーであって、
第１の部材であって、凸状セクション間に軸方向に中央凹状セクションを備えた半径方向外面を有する第１の部材と、
凹状セクション間で軸方向に中央凸状セクションを備えると共に前記半径方向外面と向き合う半径方向内面を有する第２の部材であって、前記半径方向外面および前記半径方向内面は、軸方向中心および軸方向端部を有する断面プロファイルを画定する半径方向ギャップによって離間させられ、かつ、前記半径方向ギャップは、前記軸方向中心から前記断面プロファイルの各前記軸方向端部まで、前記半径方向ギャップの長さに沿って、厚みが連続的な曲面で漸進的に連続的に増大する、第２の部材と、
前記半径方向ギャップ内に嵌め込まれたラバーインサートと、
を備え、
前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記半径方向ギャップは、前記軸方向中心に画定される第１の厚みと、前記断面プロファイルの軸方向端部の少なくとも一方に画定される第２の厚みと、を有し、
前記第１の部材の半径方向外面と、前記第２の部材の半径方向内面は、非平行湾曲関係を有する、ねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はハブであり、かつ、前記第２の部材はリングである、請求項１に記載のねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はリングであり、かつ、前記第２の部材はハブである、請求項１に記載のねじり振動ダンパー。
ねじり振動ダンパーであって、
第１の部材であって、凹状セクション間に軸方向に中央凸状セクションを備えた半径方向外面を有する第１の部材と、
凸状セクション間で軸方向に中央凹状セクションを備えると共に前記半径方向外面と向き合う半径方向内面を有する第２の部材であって、前記半径方向外面および前記半径方向内面は、軸方向中心および軸方向端部を有する断面プロファイルを画定する半径方向ギャップによって離間させられ、かつ、前記半径方向ギャップは、前記軸方向中心から前記断面プロファイルの各前記軸方向端部まで、前記半径方向ギャップの長さに沿って、厚みが連続的な曲面で漸進的に連続的に増大する、第２の部材と、
前記半径方向ギャップ内に嵌め込まれたラバーインサートと、
を備え、
前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記半径方向ギャップは、前記軸方向中心に画定される第１の厚みと、前記断面プロファイルの軸方向端部の少なくとも一方に画定される第２の厚みと、を有し、
前記第１の部材の半径方向外面と、前記第２の部材の半径方向内面は、非平行湾曲関係を有する、ねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はハブであり、かつ、前記第２の部材はリングである、請求項４に記載のねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はリングであり、かつ、前記第２の部材はハブである、請求項４に記載のねじり振動ダンパー。
ねじり振動ダンパーであって、
中心線と、軸線と、対向する端部間で軸方向に広がる第１の長さを有する半径方向外面と、を有する第１の部材と、
第２の中心線と、前記半径方向外面に対して対向させられた半径方向内面と、を有する第２の部材であって、前記半径方向内面は、対向する端部間で軸方向に広がる第２の長さを有する第２の部材と、
前記対向する端部間で広がるギャップ長さと、断面プロファイルを画定する前記対向させられた表面間で半径方向に広がる厚みと、を有するギャップであって、前記厚みは、前記部材の前記中心線における第１の厚みから、前記対向する端部における第２の厚みまで、前記ギャップ長さに沿って、漸進的に連続的に増大するギャップと、
前記半径方向のギャップ内に嵌め込まれたラバーインサートと、
を具備し、
前記半径方向外面および前記半径方向内面は、前記中心線の軸方向左側の少なくとも一つの凹凸対および前記中心線の軸方向右側の少なくとも一つの凹凸対を有する、交互に凹凸を繰り返す波形面であり、
前記第１の部材と前記第２の部材との間前記半径方向ギャップは、前記軸方向中心に画定される第１の厚みと、前記断面プロファイルの軸方向端部の少なくとも一方に画定される第２の厚みと、を有し、
前記第１の部材の半径方向外面と、前記第２の部材の半径方向内面は、非平行湾曲関係を有する、ねじり振動ダンパー。
前記半径方向外面は中央凸状セクションおよび軸方向に隣接する凹状セクションを備え、かつ、前記半径方向内面は中央凹状セクションおよび軸方向に隣接する凸状セクションを備える、請求項７に記載のねじり振動ダンパー。
前記軸方向に隣接する凹状セクションは第１の半径を有し、かつ、前記軸方向に隣接する凹状セクションは第２の半径を有し、前記第２の半径は、前記第１の半径と、前記第１の厚みの一部分との合計よりも大きい、請求項８に記載のねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はハブであり、かつ、前記第２の部材はリングである、請求項８に記載のねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はリングであり、かつ、前記第２の部材はハブである、請求項８に記載のねじり振動ダンパー。
前記半径方向外面は中央凹状セクションおよび軸方向に隣接する凸状セクションを備え、かつ、前記半径方向内面は中央凸状セクションおよび軸方向に隣接する凹状セクションを備える、請求項７に記載のねじり振動ダンパー。
前記軸方向に隣接する凸状セクションは第１の半径を有し、かつ、前記軸方向に隣接する凹状セクションは第２の半径を有し、前記第２の半径は、前記第１の半径と、前記第１の厚みの一部分との合計よりも大きい、請求項１２に記載のねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はハブであり、かつ、前記第２の部材はリングである、請求項１２に記載のねじり振動ダンパー。
前記第１の部材はリングであり、かつ、前記第２の部材はハブである、請求項１２に記載のねじり振動ダンパー。
前記半径方向外面および前記半径方向内面は相互に凹凸状である、請求項７に記載のねじり振動ダンパー。
前記厚みは高次関数曲線に従って連続的に増大する、請求項７に記載のねじり振動ダンパー。