JP2011099545A

JP2011099545A - 捩り振動減衰装置

Info

Publication number: JP2011099545A
Application number: JP2009256559A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Honda; 義行本多
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2029-11-09
Also published as: JP5381627B2

Abstract

【課題】流動体の流動抵抗力を利用した捩り振動減衰装置において、回転体の回転状態および捩り振動の特性に応じて捩り振動に対する減衰力を相違させる捩り振動減衰装置を提供する。
【解決手段】シリンダ１４内に封入された流動体１５が、各回転体１０ｂ，１０ｃの回転に伴う遠心力によって、前記各回転体１０ｂ，１０ｃの回転中心に対する内周側と外周側とで粘度が相違するように粘性が変化し、ピストン１６に形成された貫通孔１６ａが、遠心力によって流動抵抗力が相違するように設けられていることによる。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力を伝達する回転体の捩り振動を減衰するための装置に関する。

一般に車両などで不可避的な振動が発生し、その振動を抑制する必要のある部位では、振動を減衰するためのダンパ機構などが備えられる。車両には、走行中に路面の状態によって上下振動が生じる。この上下の振動を抑制するために、ダンパ機構などを含む懸架装置を介してシャシーに車輪が備え付けられている。このような上下の振動を抑制するものの他に、車両には、動力源から車輪までの動力伝達経路で発生する捩り振動を抑制するためにダンパ機構が備えられた捩り振動減衰装置（トーションナルダンパー）などが設けられている。また、そのようなダンパ機構は、回転運動による捩り振動もしくはそれに類似した振動などを抑制する目的で車両以外の装置および機器にも備えられる。

このようなダンパ機構が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のダンパ機構は、ドラム式洗濯機等に装着される油圧ダンパである。この特許文献１に記載の油圧ダンパでは、脱水工程時の高周波小振幅の振動に対しては、コイルスプリングの伸縮により、ピストンの移動を抑えて減衰力を小さくすることによって、ドラムの振動を吸収する。また、洗濯、濯ぎ工程時の低周波大振幅の振動に対しては、ピストンロッドと共にピストンが移動することにより、オリフィス通路によって大きな減衰力を発生してドラムの揺れを抑える。

また、特許文献２には、低騒音ギア構造が記載されている。この低騒音ギア構造は、燃料噴射ポンプの被動ギアと噛合するアイドラギアに環状の流体室を形成し、オイルを流体室内に供給する構成を備えている。ギア回転時の遠心力により流体室内の外周側にオイルを滞留させて、燃料噴射に伴ってギア間の伝達トルクが変動したときには、滞留したオイルのせん断抵抗を利用してアイドラギアの回転速度の急変を防いで、歯打音を抑制する。

さらに、特許文献３には、トーショナルダンパが記載されている。このトーショナルダンパは、回転軸に同心的に装着される中空環状のハウジング内に環状の慣性体が相対回転自在に収容され、ハウジングの内壁面と前記慣性体との間の隙間に、磁気感応性流体と、この磁気感応性流体とは比重及び粘度が異なり相互に溶解しない少なくとも一種類の粘性流体とが充填され、ハウジングに磁気感応性流体を遠心力による移動方向と逆向きに吸引する磁石が固定された構成を備えている。

すなわち、ハウジングと慣性体とが円周方向に相対変位した場合に、このハウジングと慣性体との間の隙間に介在する流体に与えられる剪断速度が、内周側よりも外周側で相対的に大きくなることに着目し、相対的に高粘度（低粘度）の流体を前記隙間における内周側に偏在させるか、外周側に偏在させるかによって、低回転時と高回転時とで異なる粘性抵抗トルクを発現させるものである。

特開２００５−７６７１２号公報特開２００３−１７６８６５号公報特開平１１−２２３２４７号公報

上記の特許文献１に記載された油圧ダンパは、振動の状態に応じて減衰力を変化させている。これはピストンロッドの振幅が小さい場合にピストンロッドがピストンに対して移動することによって行われ、ピストンロッドの振幅が大きい場合にピストンロッドに対してピストンが移動端に達し、ピストンロッドと共にピストンがシリンダに対して移動し、油液がピストンの油路を流通させることにより行われる。このような構成であれば、ドラム式洗濯機の工程毎の振幅状態におよそ即した減衰作用を得ることができるが、しかしながら、減衰をされる部材の振動状態の時間的な変化がより複雑な場合には対応できない。

また、特許文献２に記載された低騒音ギア構造は、アイドラギアの内部にオイルが貯留されており、その貯留されたオイルをギアの回転時の遠心力によって、アイドラギアと噛み合う被動ギアとの噛み合い部にあわせて、オイルをアイドラギアに設けられた油路から射出して、ギア同士の噛み合い部の噛合面の潤滑をすることに加えて歯打音の抑制を行うものであり、オイルを回転体（ギア）の遠心力により作用させる点が記載されている。この低騒音ギア構造では、回転体の遠心力により、オイルを射出しているのみである。

さらに、特許文献３に記載されたトーショナルダンパは、回転軸に同心的に装着されたハウジングの内壁面と慣性体との間の隙間に、比重及び粘度が異なり相互に溶解しない磁気感応性流体が充填され、回転軸に対してハウジングおよび慣性体が回転する。また、相対的に比重の大きい磁気感応性流体に作用する遠心力の方が粘性流体に作用する遠心力よりも大きい。このように構成されていることから、その２種類の流体の遠心力の差による外周側への磁気感応性流体の移動力は、所定の回転速度以下では、磁石による吸引・保持力よりも小さいため、粘性流体は外周側に偏在し、磁気感応性流体は内周側に偏在するようになる。

一方、所定の回転速度を超えると、上記遠心力の差による外周側への磁気感応性流体の移動力が磁石による磁気的な吸引・保持力よりも大きくなるため、磁気感応性流体はハウジングと慣性体との間の隙間における外周側へ移動し、粘性流体は前述の隙間における内周側へ移動する。このように回転速度に応じて捩り減衰特性を異ならせることができるが、ハウジングと共に磁石や慣性体などを設けて、さらに磁気に反応するような流体を調合しなければならない。

以上のとおり、特許文献１ないし３に記載の発明では、簡易な構成で、かつ回転体の回転状態に応じた捩り振動減衰特性を相違させる作用を得ることができず、また、そのためには、より複雑な機構を設ける必要が生じる。また、一般的に近年採用されるロックアップクラッチ等を有するトーショナルダンパは、燃費向上のためにエンジン低回転使用時のこもり音対策として低バネ・低ヒス特性のものが採用されており、エンジンの過渡トルクに対してショックが発生しやすくトライバビリティが低下する。また、低バネ・低ヒス特性のものを採用するといったバネ特性を異ならせるのみでは、過渡的なショックの発現するタイミングが変更されるのみである。さらに、コイルスプリングに加えて油圧式の減衰機構を設ける場合であっても回転体の回転状態や捩り振動状態により減衰特性を変化させる必要がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、簡易な構成によって回転体の回転状態および捩り振動状態に応じて捩り振動の減衰特性を相違させることのできる捩り振動減衰装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、相対的に回転することにより捩りが生じる入力側回転体と出力側回転体とのいずれか一方に連結されるシリンダと、そのシリンダの内部を二室に分割するように摺動自在に設けられかつ前記回転体のいずれか他方に連結されるピストンと、前記二室を連通させるように前記ピストンを貫通して形成された貫通孔と、前記シリンダ内に封入された流動体とを有し、その流動体が前記貫通孔を通過する際の流動抵抗力を前記入力側回転体と出力側回転体との相対回転に対する抵抗力として作用させる捩り振動減衰装置において、前記流動体は、前記各回転体の回転に伴う遠心力によって、前記各回転体の回転中心に対する内周側と外周側とで粘度が相違するように粘性が変化する流動体からなり、前記貫通孔は、遠心力によって流動抵抗力が相違するように設けられていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記流動体は２種類の流動体からなる混合物であり、前記２種類の流動体は、一方が粘性抵抗および比重が大きい流動体であり、他方が粘性抵抗および比重が小さい流動体であり、かつ前記ピストンに設けられた前記貫通孔が、前記回転体の回転中心に対する前記シリンダの軸線よりも外周側に位置するように設けられることを特徴とする捩り振動減衰装置である。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記流動体は２種類の流動体からなる混合物であり、前記２種類の流動体は、一方が粘性抵抗が大きく、比重が小さい流動体であり、他方が粘性抵抗が小さく、比重が大きい流動体であり、かつ前記ピストンに設けられた前記貫通孔が、前記回転体の回転中心に対する前記シリンダの軸線よりも内周側に位置するように設けられることを特徴とする捩り振動減衰装置である。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記流動体は気体と液体とからなる混合物を含むことを特徴とする記載の捩り振動減衰装置である。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記シリンダと前記ピストンとが相対的に回転しないように構成されていることを特徴とする捩り振動減衰装置である。

さらに、請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記ピストンは、前記回転体のいずれか他方に連結されたピストンロッドと前記ピストンロッドに固定された取付具を介して前記回転体のいずれか他方に連結され、前記シリンダと前記ピストンとが相対的に回転しないように前記ピストンと前記取付具との間にキー構造が設けられていることを特徴とする捩り振動減衰装置である。

そして、請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記ピストンは、前記取付具の外周面に接触しながら前記シリンダの軸線方向に所定の範囲内で移動可能となっていることを特徴とする捩り振動減衰装置である。

この発明によれば、回転体に生じる遠心力によって、回転体の回転中心に対するシリンダの軸線よりも内周側と外周側とで粘度が相違するように粘性が変化する流動体が、遠心力によって流動抵抗力が相違するように前記貫通孔を通過することから、回転体に生じる遠心力の状態すなわち捩り振動の特性によって、捩り振動に対する減衰効果を異ならせることができる。

この発明の捩り振動減衰装置の実施例における油圧減衰機構の構成を模式的に表す図である。この発明の捩り振動減衰装置をトルクコンバータに適用した構成を模式的に表す断面図である。この発明の捩り振動減衰装置の構成を模式的に表す正面部分図である。この発明の捩り振動減衰装置のコイルバネを模式的に表す図である。この発明の捩り振動減衰装置の油圧減衰機構をコイルバネに並列して配置した構造を模式的に表す図である。この発明の捩り振動減衰装置の実施例における油圧減衰機構のピストンの構造を模式的に表す図である。この発明の捩り振動減衰装置の実施例における遠心力が小さい場合の流動体の気液混合状態を表す図である。この発明の捩り振動減衰装置の実施例における遠心力が大きい場合の流動体の気液混合状態を表す図である。

つぎに、この発明の実施例を図面を参照して説明する。図２には、一例として、この発明の捩り振動減衰装置１を有するトルクコンバータ２が記載されている。以下、一例として、この発明の捩り振動減衰装置１が適用されたトルクコンバータ２について説明するが、この発明の捩り振動減衰装置１を適用できる装置は、一例としたトルクコンバータ２などに限定されず、車両の動力源から車輪までの動力伝達経路で発生する捩り振動を減衰して抑制する箇所に適用できる。また、捩り振動が発生する装置であれば、車両の動力伝達経路の捩り振動が発生する箇所にも限定されず、車両以外の装置にも適用できる。

この発明の捩り振動減衰装置１を有するトルクコンバータ２は、車両の動力源から自動変速機（いずれも図示せず）へとオイルなどの流体を用いて動力を伝達する装置である。つまり、図示しない動力源からの動力が伝達されて、軸線Ａ１を中心として回転するケーシング３が設けられ、このケーシング３と一体で回転するポンプインペラ４が設けられている。このポンプインペラ４と向かい合わせた位置にタービンランナ５が配置されている。すなわち、トルクコンバータ２に備えられたポンプインペラ４とタービンランナ５とが、向き合って配置されている。タービンランナ５には、その内周側に設けられて、タービンランナ５に締結されて一体で回転してこれを支持するボス部５ａが備えられている。このボス部５ａは、図示しない自動変速機のインプットシャフト６に連結されて一体に回転する構成となっている。このポンプインペラ４とタービンランナ５とは、トルクコンバータ２のケーシング３の内部に収容されているオイルを流動させて、その運動エネルギを授受することにより動力源から自動変速機へと動力を伝達する構成となっている。

このポンプインペラ４とタービンランナ５と共に、ポンプインペラ４の回転を阻害しないようにオイルの流れを制御してトルクの増加を行うステータ７が、ポンプインペラ４とタービンランナ５との間に配置されている。ステータ７は、タービンランナ５の回転が大きくなってタービンランナ５から流れるオイルの方向が変わることによって、動力の伝達を阻害するようになるので、空転するように動作するためのワンウェイクラッチ（一方向クラッチ）８により、回転自在に支持されている。この一方向クラッチ８は、固定軸８ａによって固定されて支持されている。

また、このトルクコンバータ２には、ポンプインペラ４とタービンランナ５とのオイルによる動力伝達ロスを回避するために摩擦係合により動力を伝達するロックアップクラッチ９が設けられている。このロックアップクラッチ９は、円盤状の摩擦係合部９ａを備えている。このロックアップクラッチ９の摩擦係合部９ａが、ポンプインペラ４と一体で回転するケーシング３の内壁面３ａと対向して配置されている。この摩擦係合部９ａは、同様にケーシング３の内壁面３ａと対向して配置され、後述するトーショナルダンパ１とケーシング３との形状に適合するように断面が屈曲した円盤状のプレート９ｂの軸線Ａ１に対する外周側に固定されている。プレート９ｂは、後述するプレート１０ｂと一体で回転する構成となっている。このプレート９ｂは、タービンランナ５を支持するボス部５ａの外周面に接触して回転自在に軸受け９ｃによって支持されている。つまり、プレート９ｂの内周面９ｄが、軸線Ａ１に対して、ボス部５ａの外周面を摺動して回転する構成となっている。また、ボス部５ａは、インプットシャフト６に対して軸線Ａ１の方向に前後動できる構成となっている。このボス部５ａの前後動作は、インプットシャフト６の内部が中空状にされて油路６ａが設けられて、この油路６ａを介して油圧アクチュエータおよび油圧制御装置（共に図示せず）などによりオイルを駆動し、油圧を制御して行われる構成となっている。

さらに、このロックアップクラッチ９の摩擦係合時に発生するショックや捩り振動などを抑制もしくは減衰するために捩り振動減衰装置（トーショナルダンパ）１が設けられている。このトーショナルダンパ１には、後述するトーショナルスプリング１２やシリンダ１４などが収容される収容窓が円周上の複数箇所に設けられたプレート１０ａと、ロックアップクラッチ９のプレート９ｂに動力伝達可能に連結されたプレート１０ｂと、タービンランナ５のボス部５ａに連結されたプレート１０ｃとからなるプレート１０が備えられている。プレート１０ａは、軸線Ａ１を中心に回転して、円周上の複数箇所に配置された収容窓１０ｄのそれぞれにダンパ機構１１が備えられている。

ダンパ機構１１は、プレート１０ａの収容窓１０ｄに収まって、プレート１０ｂとプレート１０ｃとに挟まれて装着されている。プレート１０ｂは、プレート９ｂに対向して配置されて連結され、一体で回転する構成となっている。プレート１０ｃは、ボス部５ａに連結されて一体で回転する構成となっている。すなわち、プレート１０ｂとプレート１０ｃとが軸線Ａ１に対する回転方向において、互いに位相がずれた状態で回転できる構成となっている。言い換えると、プレート１０ｂとプレート１０ｃとが軸線Ａ１を中心とする回転方向に対して独立して回転して捩れ方向の状態もしくは位相がずれた状態とされる構成となっている。

そして、軸線Ａ１を中心とする回転方向でこのプレート１０ｂとプレート１０ｃとがずれた状態が時間的に周期的に変化する捩り振動が発生している状態などに、このプレート１０ｂとプレート１０ｃとに対して、弾性力および減衰力を付与できるようにダンパ機構１１は装着されている。ダンパ機構１１は、前述のようにプレート１０により挟まれて、図３に示すようにその一方の端部１１ａと他方の端部１１ｂとがプレート１０に支持されている。ダンパ機構１１は、弾性振動部材（トーショナルスプリングもしくはコイルバネ）１２と図５に示す油圧減衰機構１３とにより構成されている。トーショナルスプリング１２は、プレート１０ｂとプレート１０ｃとがずれた状態すなわちプレート１０の捩り回転に対して弾性力を付与するように支持されている。つまりトーショナルスプリング１２の一方端でプレート１０に当接して支持され、他方端でもプレート１０に当接して支持される構成となっている。また、図４には、トーショナルスプリング１２が、プレート１０に収容されている部分図が示されている。このトーショナルスプリング１２に対して、図５に示すように、油圧減衰機構１３がトーショナルスプリング１２の弾性変形とともに収縮可能に並列的に、かつトーショナルスプリング１２が螺旋状に形成されているその内周側に配置されている。この油圧減衰機構１３には、トーショナルスプリング１２の螺旋構造に所定の隙間を設けて収容されているシリンダ１４が備えられている。このシリンダ１４は、一方端側で前述のプレート１０ｂ（もしくはプレート１０ｃ）に当接して支持されている。

図１には、油圧減衰機構１３の内部の構造が模式的に図示されている。シリンダ１４には、粘性流体（オイル）１５が内部に封入されて液密に保持されている。このシリンダ１４の内壁面１４ａを軸線Ｂ１の方向に前後に摺動し、その内壁面１４ａの内周面に接触してシリンダ１４を二室に分割するようにピストン１６が設けられている。ピストン１６には、シリンダ１４の二室をオイルが流通可能なように前記二室を連通するオリフィス（貫通孔、または絞り）１６ａが設けられている。油圧減衰機構１３の減衰力はオリフィス１６ａを通過するオイルの抵抗なので、このオリフィス１６ａの断面積などの形状や数量により、抵抗を増減して減衰力の状態を調整される構成となっている。また、ピストン１６は、リテーナ（保持具または取付具）１７を介してピストンロッド１８が差し込まれてＥリングなどの締結部材１９により固定されている。リテーナ１７は、ピストン１６の内周面に接触し、ピストンロッド１８の外周面に接触して挟まれてピストンロッド１８に固定されている。

また、リテーナ１７の軸線Ｂ１方向の一方端（図１の左側）には、爪部１７ａが設けられ、他方端（図１の右側）には、爪部１７ｂが設けられている。このように両爪部１７ａ，１７ｂが設けられていることから、リテーナ１７上でピストン１６の軸線Ｂ１方向の移動範囲が規定されている。図６に示すように、オリフィス１６ａは、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側（図６の上側）に設けられている。また、ピストンロッド１８に固定されたリテーナ１７とピストン１６とは、前述のように軸線Ｂ１の方向を長手方向としたキー構造２０により締結されている。すなわち、キー２０ａがピストン１６の内周面に設けられたキー溝（図示せず）とリテーナ１７の外周面に設けられたキー溝（図示せず）とに収容される構成となっている。なお、このキー２０ａは、ピストン１６とリテーナ１７とのいずれか一方と一体化した構成であってもよい。このようにリテーナ１７は、ピストンロッド１８と一体でシリンダ１４に対して相対的に軸線Ｂ１の方向に前後動する構成となっている。一方、ピストン１６は、キー構造２０により軸線Ｂ１の周方向でその相対的な位置関係が保持され、両爪部１７ａ，１７ｂの間の規定された範囲で軸線Ｂ１の方向に前後動する構成となっている。

また、ピストンロッド１８は、一方端が上述のようにピストン１６が備えられて、シリンダ１４内に浸漬された状態であり、他方端は、前述のプレート１０ｃ（もしくはプレート１０ｂ）に当接して支持されている。このピストンロッド１８の他方端は、シリンダ１４がプレート１０に支持されている部位とは反対側となる。このようにダンパ機構１１は、シリンダ１４の他方端であるダンパ機構１１の一方の端部１１ａ（もしくは他方の端部１１ｂ）とピストンロッド１８の他方端であるダンパ機構１１の一方の端部１１ｂ（もしくは他方の端部１１ａ）とがプレート１０によって支持されている。

ここで、シリンダ１４の内部に液密に収容されるオイル（粘性流体）１５について説明する。このオイル１５は、比重および粘度が異なり相互に溶解しない少なくとも二種類の粘性流体が混合されたものであってよい。例えば、オイル１５が二種類の粘性流体からなり、一方の粘性流体が、他方の粘性流体に相対して比重および粘度がともに大きく、他方の粘性流体が、一方の粘性流体に相対して比重および粘度がともに小さい混合流体であってよい。そして、オイル１５は、このように性質が相違した混合流体により構成されることから、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ９を摩擦係合した状態でのトーショナルダンパ１の回転による遠心力によって、オイル１５の状態すなわちシリンダ１４内での一方の粘性流体と他方の粘性流体との偏在状態が変化させられる。なお、この少なくとも二種類の粘性流体のオイル１５内での量の配分を調節することにより、減衰力を調整できる構成となっている。

さらに、オイル１５は、上述のように少なくとも二種類の粘性流体が混合されたものであってもよいが、少なくとも一種類の粘性流体に気体（ガス）を混入してオイル１５内にその気泡１５ａがある状態とした構成であってもよい。このように粘性流体に気体（ガス）が混入している場合であっても、オイル１５は、性質が相違した混合流体により構成されたものと同様に機能する。すなわち、粘性流体に気体（ガス）が混入していることから、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ９を摩擦係合した状態でのトーショナルダンパ１の回転による遠心力によって、オイル１５の状態すなわちシリンダ１４内での気泡１５ａが多い部分と気泡１５ａが少ない部分との偏在状態が変化させられる。図７に示すように、トーショナルダンパ１が停止および低回転状態である場合は、遠心力が小さいため、オイル１５は、一様に気体と液体とが混合した気液混合状態となる。一方、図８に示すように、トーショナルダンパ１が高低回転状態である場合は、遠心力が大きいため、オイル１５は、一様に気体と液体とが分離した気液分離状態となる。なお、少なくとも一種類の粘性流体に混入させる気体の量を調節することにより、減衰力を調整できる構成となっている。

つぎに、このトーショナルダンパ１の作用について説明する。車両の動力伝達経路で発生する捩り振動の強制力としては、動力源の構成により固有的に定まるそのトルク変動、プロペラシャフトユニバーサルジョイント部の取付角による角速度変動にもとづくトルク変動などがある。このような要因にもとづく捩り振動を抑制するために設けられるものが、この発明の捩り振動減衰装置１である。この捩り振動減衰装置１の一例として上記に記載したトーショナルダンパ１は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ９を摩擦係合した状態において作動する。

上述したようなトルク変動の要因から動力伝達経路内で発生した捩り振動などにより、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ９にも捩り振動が伝達される。ロックアップクラッチ９に伝達された捩り振動は、プレート９ｂを介してトーショナルダンパ１のプレート１０ｂからその捩り振動が伝達される。プレート１０ｂに捩り振動が伝達されて、その捩り振動がダンパ機構１１を介してプレート１０ｃにも伝えられる。それとともに、逆にインプットシャフト６などから伝達される捩り振動がプレート１０ｃに伝達されて、その捩り振動がダンパ機構１１を介してプレート１０ｂにも伝達される。このようにプレート１０ｂ，１０ｃに捩り振動が伝達されて、プレート１０ｂとプレート１０ｃとの軸線Ａ１を回転の中心とした相対的な回転の位置関係がずらされて、捩れの状態が時間的に変動する状態となり、トーショナルダンパ１において捩り振動が発生する。このトーショナルダンパ１で発生した捩り振動は、ダンパ機構１１によって減衰される。

すなわち、ダンパ機構１１のトーショナルスプリング１２がプレート１０に当接して支持されており、また、前述のとおりプレート１０ｂとプレート１０ｃとの軸線Ａ１を回転の中心とした相対的な回転の位置関係がずらされて時間的に変動する状態すなわち捩れ振動の状態であることから、プレート１０ｂとプレート１０ｃとの両方からトーショナルスプリング１２に力が作用し、トーショナルスプリング１２が弾性変形して収縮された状態となる。逆にプレート１０ｂとプレート１０ｃとの両方に対しては、当接して支持された両端部において、弾性力を付与しつつ収縮する。このようにトーショナルスプリング１２が弾性的に変形する過程で、トルク変動などによるショックが緩衝される。

一方、ダンパ機構１１の油圧減衰機構１３もシリンダ１４の他方端とピストンロッド１８の他方端とがプレート１０に当接して支持されており、前述のとおりプレート１０ｂとプレート１０ｃとにおける軸線Ａ１を回転の中心とした相対的な回転の位置関係のずれが時間的に変動する状態すなわち捩れ振動の状態であることから、プレート１０ｂとプレート１０ｃとの両方から油圧減衰機構１３に力が作用する。油圧減衰機構１３に力が作用するとともにトーショナルスプリング１２にも力が作用して、油圧減衰機構１３が伸縮をする。このように油圧減衰機構１３が伸縮する過程で、シリンダ１４の内部のオイルによるせん断抵抗（流動抵抗力）により捩り振動のエネルギが吸収されて、捩り振動状態が減衰されて、トルク変動などによるショックが緩衝される。

この油圧減衰機構１３による捩り振動を減衰する過程は、トーショナルダンパ１の回転状態ならびに捩り振動の振幅により異なる。トーショナルダンパ１の捩り振動による振幅が小さい場合には、油圧減衰機構１３による捩り振動の減衰時に、一方端がプレート１０ｂ（もしくはプレート１０ｃ）に当接して支持されているシリンダ１４に相対して、他方端がプレート１０ｃ（もしくはプレート１０ｂ）に当接して支持されているピストンロッド１８が軸線Ｂ１の方向で前後動する。それとともに、このピストンロッド１８にリテーナ１７を介して連結されているピストン１６がシリンダ１４内を軸線Ｂ１の方向に前後動する。しかし、ピストン１６は、リテーナ１７上の爪部１７ａと爪部１７ｂ間を移動するのみで、シリンダ１４に対してそれ程相対的な位置関係を変えないため、オイル１５による減衰効果は弱くなる。そのため、トーショナルスプリング１２による減衰力により捩り振動が減衰される。

一方、トーショナルダンパ１の捩り振動による振幅が大きい場合には、油圧減衰機構１３による捩り振動の減衰時に、一方端がプレート１０ｂ（もしくはプレート１０ｃ）に当接して支持されているシリンダ１４に相対して、他方端がプレート１０ｃ（もしくはプレート１０ｂ）に当接して支持されているピストンロッド１８が軸線Ｂ１の方向で前後動する。それとともに、このピストンロッド１８にリテーナ１７を介して連結されているピストン１６がシリンダ１４内を軸線Ｂ１の方向に前後動する。ピストン１６は、リテーナ１７上の爪部１７ａと爪部１７ｂ間を移動し、その爪部１７ａ（もしくは１７ｂ）のいずれかに当接する。爪部１７ａ（もしくは１７ｂ）のいずれかに当接すると、ピストン１６は、シリンダ１４に対して相対的な位置関係を変えて軸線Ｂ１の方向に前後動する。ピストン１６がシリンダ１４内を軸線Ｂ１の方向に前後動すると、ピストン１６によってシリンダ１４内が二室に分割されていることから、オイル１５がピストン１６のオリフィス１６ａを通過する。オイル１５がピストン１６のオリフィス１６ａを通過することから、シリンダ１４内の二室をオイル１５が移動する。このオイル１５が、ピストン１６のオリフィス１６ａを通過する際の抵抗によって捩り振動のエネルギが吸収される。

このオイル１５の移動状態は、オリフィス１６ａを通過するオイル１５の性質により変化する。シリンダ１４内のオイル１５は、トーショナルダンパ１が所定の回転数以上で回転している場合には、オイル（粘性流体）１５が上述のとおり比重および粘性の異なる二種類の粘性流体が混合されたもの、もしくは少なくとも一種類の粘性流体に気体が混入されたものであることから、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側（図６の上側）が粘度が大きい状態となる。それとともに、オリフィス１６ａが、トーショナルダンパ１の回転中心である軸線Ａ１に対するシリンダ１４の軸線Ｂ１の外周側（以下、単に軸線Ａ１の外周側とも言う）に設けられていることから、オリフィス１６ａを通過させるオイルによる抵抗を増大させて減衰力が大きい状態となる。減衰力が大きい状態となったことから、捩り振動の振幅が大きくかつトーショナルダンパ１の回転数が所定の回転数以上である場合に適合した減衰が行われる。

一方、トーショナルダンパ１が所定の回転数以下で回転している場合には、オイル（粘性流体）１５が上述のとおり比重および粘性の異なる二種類の粘性流体が混合されたもの、もしくは少なくとも一種類の粘性流体に気体が混入されたものであることから、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側（図６の上側）が粘度が小さい状態となる。それとともに、オリフィス１６ａが、トーショナルダンパ１の回転中心である軸線Ａ１に対するシリンダ１４の軸線Ｂ１の外周側に設けられていることから、オリフィス１６ａを通過させるオイルによる抵抗を減少させて減衰力が小さい状態となる。減衰力が小さい状態となったことから、捩り振動の振幅が小さくかつトーショナルダンパ１の回転数が所定の回転数以下である場合に適合した減衰が行われる。

上記のとおり、この発明に係る実施例であるトーショナルダンパ１は、その構成および作用から以下の効果を奏する。オイル１５が少なくとも二種類の粘性流体が混合されたもの、もしくは少なくとも一種類の粘性流体に気体を混入してオイル１５内にその気泡１５ａがある状態としたものであることから、トーショナルダンパ１の回転状態すなわち遠心力によって、粘度が相違するように粘性を変化させることができる。例えば、トーショナルダンパ１が高回転時で大きな遠心力が発生している時、オイル１５が二種類の粘性流体が混合されたもので、かつ一方の粘性流体が、他方の粘性流体に相対して比重および粘度がともに大きく、他方の粘性流体が、一方の粘性流体に相対して比重および粘度がともに小さい混合流体である場合、オイル１５がトーショナルダンパ１の回転状態すなわち遠心力によって、トーショナルダンパ１の回転中心である軸線Ａ１に対するシリンダ１４の軸線Ｂ１の外周側で比重が大きく、粘度の大きい粘性流体を偏在させ、内周側で比重が小さく粘度が小さい粘性流体を偏在させることができる。

また、オイル１５が少なくとも一種類の粘性流体に気体を混入して気泡１５ａがある状態としたものである場合、オイル１５がトーショナルダンパ１の回転状態すなわち遠心力によって、トーショナルダンパ１の回転中心である軸線Ａ１に対するシリンダ１４の軸線Ｂ１の内周側で気泡１５ａを偏在させて、内周側の粘度を低く、外周側の粘度を大きくすることができる。

また、トーショナルダンパ１の回転中心である軸線Ａ１に対する、シリンダ１４の軸線Ｂ１の外周側でオイル１５の粘度を大きくするとともに、前述のとおり、ピストンロッド１８にリテーナ１７が固定されており、ピストン１６とリテーナ１７とがキー構造２０を有していることから、リテーナ１７上を爪部１７ａ，１７ｂの間で移動される。捩り振動による振幅が小さい場合、ピストン１６はリテーナ上を移動するが爪部１７ａ，１７ｂに当接せず、シリンダ１４に対しては相対的に軸線Ｂ１の方向に移動せず、トーショナルスプリング１２によって、捩り振動に対して減衰が行われる。これにより、例えば、動力源が一般的な内燃機関である場合などは、低回転時のトルク変動が大きいため、低回転の状態では低バネ・低ヒスが望ましく、油圧減衰機構１３による減衰力は小さくしてこもり音などを抑制することができる。

一方、捩り振動による振幅が大きい場合、ピストン１６はリテーナ上を移動して爪部１７ａ，１７ｂに当接する。爪部１７ａ（もしくは１７ｂ）に当接した状態で、ピストン１６はシリンダ１４に対して相対的に移動する。この時、トーショナルダンパ１が高回転である場合は、オイル１５がトーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側で粘度が大きい状態とされ、それとともに、オリフィス１６ａは、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側（図６の上側）に設けられていることから、オリフィス１６ａを通過させるオイルによる抵抗が増大する。これにより、高回転時のトルク変動が小さいため油圧減衰機構１３による減衰力が大きくても、こもり音等の不具合を抑制することができる。また、それとともに過渡的なエンジントルクを効果的に減衰させることができる。

ここで、この発明の他の実施例について説明すると、上記に示した実施例では、オリフィス１６ａは、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側（図６の上側）に設けられる構成であったが、オリフィス１６ａは、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の内周側（図６の下側）に設けられている構成であってもよい。このように構成されることにより、オイル１５が粘度の小さい内周側でオリフィス１６ａを通過するため、ピストン１６がシリンダ１４に対して相対的に移動する場合に流動抵抗力が小さい状態とされる。捻り振動の発生状態やトーショナルスプリング１２との関係からこのようにトーショナルダンパ１が高回転であっても流動抵抗力を小さくするのに好適な場合にこのような構成とする。

上記に示した実施例と同様にオリフィス１６ａは、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側（図６の上側）に設けられて、オイル１５がトーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の内周側で遠心力によって粘度が大きくなる構成であってもよい。このように構成されることにより、オイル１５が粘度の小さい外周側でオリフィス１６ａを通過するため、ピストン１６がシリンダ１４に対して相対的に移動する場合に流動抵抗力が小さい状態とされる。捻り振動の発生状態やトーショナルスプリング１２との関係からこのようにトーショナルダンパ１が高回転であっても流動抵抗力を小さくするのに好適な場合にこのような構成とする。

また、オイル１５がトーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の外周側で粘度が大きくなる構成であったが、オイル１５は、一方の粘性流体が他方の粘性流体に相対して比重が大きくかつ他方の粘性流体に相対して粘度が小さく、他方の粘性流体が一方の粘性流体に相対して比重が小さくかつ一方の粘性流体に相対して粘度が大きい混合流体であってよい。このようにオリフィス１６ａが、トーショナルダンパ１の回転中心となる軸線Ａ１に対する、軸線Ｂ１に対してピストン１６上の内周側（図６の下側）に設けられている構成であるとともに、オイル１５が、一方の粘性流体が他方の粘性流体に相対して比重が大きくかつ他方の粘性流体に相対して粘度が小さく、他方の粘性流体が一方の粘性流体に相対して比重が小さくかつ一方の粘性流体に相対して粘度が大きい混合流体として上記の実施例と同様の効果を奏する構成であってもよい。

１０ｂ，１０ｃ…回転体、１４…シリンダ、１５…流動体、１６…ピストン、１６ａ…貫通孔。

Claims

相対的に回転することにより捩りが生じる入力側回転体と出力側回転体とのいずれか一方に連結されるシリンダと、そのシリンダの内部を二室に分割するように摺動自在に設けられかつ前記回転体のいずれか他方に連結されるピストンと、前記二室を連通させるように前記ピストンを貫通して形成された貫通孔と、前記シリンダ内に封入された流動体とを有し、その流動体が前記貫通孔を通過する際の流動抵抗力を前記入力側回転体と出力側回転体との相対回転に対する抵抗力として作用させる捩り振動減衰装置において、
前記流動体は、前記各回転体の回転に伴う遠心力によって、前記各回転体の回転中心に対する内周側と外周側とで粘度が相違するように粘性が変化する流動体からなり、
前記貫通孔は、遠心力によって流動抵抗力が相違するように設けられていることを特徴とする捩り振動減衰装置。
前記流動体は２種類の流動体からなる混合物であり、前記２種類の流動体は、一方が粘性抵抗および比重が大きい流動体であり、他方が粘性抵抗および比重が小さい流動体であり、かつ前記ピストンに設けられた前記貫通孔が、前記回転体の回転中心に対する前記シリンダの軸線よりも外周側に位置するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。
前記流動体は２種類の流動体からなる混合物であり、前記２種類の流動体は、一方が粘性抵抗が大きく、比重が小さい流動体であり、他方が粘性抵抗が小さく、比重が大きい流動体であり、かつ前記ピストンに設けられた前記貫通孔が、前記回転体の回転中心に対する前記シリンダの軸線よりも内周側に位置するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の捩り振動減衰装置。
前記流動体は気体と液体とからなる混合物を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の捩り振動減衰装置。
前記シリンダと前記ピストンとが相対的に回転しないように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の捩り振動減衰装置。
前記ピストンは、前記回転体のいずれか他方に連結されたピストンロッドと前記ピストンロッドに固定された取付具を介して前記回転体のいずれか他方に連結され、前記シリンダと前記ピストンとが相対的に回転しないように前記ピストンと前記取付具との間にキー構造が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の捩り振動減衰装置。
前記ピストンは、前記取付具の外周面に接触しながら前記シリンダの軸線方向に所定の範囲内で移動可能となっていることを特徴とする請求項６に記載の捩り振動減衰装置。