JP2012241871A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向にコンパクトなトルク伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動源のトルクで回転する入力部材４と、トルクを負荷側へ伝達する出力部材３０と、入力部材４に対して同軸かつ独立回転可能なトルク伝達部材１０と、トルク伝達部材１０の回転軸に対して偏心した偏心部材９と、偏心部材９の中心軸周りに回転可能な錘７と、入力部材４と錘７を連結する連結部材６、１９と、出力部材３０の外周側かつ偏心部材９の内周側に設けられ、かつ回転しない筒状の固定部材３１と、偏心部材９の内周と出力部材３０の外周の間に設けられ、一の方向に回転するとき締結する第１ワンウェイクラッチ１１と、偏心部材９の内周と固定部材３１の外周の間に設けられ、他の方向に回転しようとするときに締結する第２ワンウェイクラッチ１２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力伝達経路に介在して、駆動源の出力を車輪側に伝達するトルク伝達装置に関する。

内燃機関の出力を車輪等の負荷に伝達する伝達装置として、特許文献１には、内燃機関で発生した駆動力を入力する入力部と、入力部に装着された偏心構造部と、伝達装置の出力を車輪へ伝達する出力部と、を備えるものが記載されている。この伝達装置では、内燃機関と入力部の間及び出力部と負荷の間に第１ワンウェイクラッチが、内燃機関と入力部との間に第２ワンウェイクラッチが、それぞれ介装されている。

偏心構造部は、入力部に回転可能に支持されたブラケットと、このブラケットに回転可能に装着された少なくとも一組の錘を含んで構成されている。そして、入力軸の回転にともなって錘が回転することで発生する遠心力は、作用する方向が周期的に変化して振動する、入力部を回転させるトルクに変換される。このように、回転軸に対して偏心した錘を回転させて振動トルクを生じさせるものを、振動トルク変換機（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ 以下、ＯＴＣと省略する。）と呼ぶ。

偏心構造部で発生したトルクは、作用する方向が周期的に変化する。そこで、偏心構造部と出力軸との間に第１ワンウェイクラッチを介装させることで、トルクを一方向にのみ作用させる構造としている。また、第２ワンウェイクラッチを設けることで、内燃機関に対して、内燃機関の運転時における回転方向に対して逆方向のトルクが伝達されない構造としている。

特表２００８−５１８１６８号公報

しかしながら、特許文献１のトルク伝達装置は、第２ワンウェイクラッチ、偏心構造部、及び第１ワンウェイクラッチが、それぞれ別の機構として形成されており、各機構を軸方向に並べて配置する構成となっている。このため、トルク伝達装置としてみた場合に、軸方向へ大型化しがちである。

そこで、本発明では、軸方向にコンパクトな、錘の遠心力をトルクに変換して伝達するトルク伝達装置を提供することを目的とする。

本発明のトルク伝達装置は、駆動源のトルクにより回転する入力部材と、トルクを負荷側へ伝達する出力部材と、入力部材の回転軸と同軸かつ入力部材に対して独立して回転可能なトルク伝達部材と、を備える。また、トルク伝達部材の外周に中心軸がトルク伝達部材の回転軸に対して偏心した状態で固定支持される偏心部材と、偏心部材に偏心部材の中心軸周りにそれぞれ回転可能に支持される少なくとも一対の錘と、入力部材と錘を連結する連結部材と、を備える。さらに、出力部材の外周側かつ偏心部材の内周側に設けられ、外部に固定されることで回転しない筒状の固定部材を備える。そして、偏心部材の内周と出力部材の外周の間に設けられ、偏心部材が出力部材に対して一の方向に回転するときに締結する第１ワンウェイクラッチと、偏心部材の内周と固定部材の外周の間に設けられ、偏心部材が固定部材に対して他の方向に回転しようとするときに締結する第２ワンウェイクラッチとを備える。

本発明によれば、第１ワンウェイクラッチ及び第２ワンウェイクラッチが、偏心軸や錘と軸方向位置が重なるように配置されるので、これらを軸方向に直列に配置する場合に比べて、装置の軸方向長さを大幅に短縮することができる。

本実施形態に係るトルク伝達装置の断面図である。 本実施形態に係るトルク伝達装置の、錘部分の正面図である。 トルク伝達装置の動きを説明するための図である。 θがゼロ〜１８０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。 θが１８０〜３６０度の場合におけるトルクについて説明するための図である。 偏心量を吸収するための構造の他の例を示す図である。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るトルク伝達装置ＯＴＣの断面図である。図２はトルク伝達装置ＯＴＣの錘７部分の正面図である。

トルク伝達装置ＯＴＣは、内燃機関や電動モータ等といった駆動源から入力された駆動力を、ドライブシャフト等を介することで車輪等の負荷に伝達する装置である。

トルク伝達装置ＯＴＣは、駆動源から入力されるトルクにより回転軸周りに回転するヨーク４と、変速機または車体等に固定される筒状の固定軸３１を備える。ヨーク４には筒状のトルク伝達軸１０がベアリング１３を介して回転可能に、かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。固定軸３１の内周側には、出力軸３０がベアリング３２を介して回転可能かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。また、出力軸３０は、ベアリング２０を介してトルク伝達軸１０の内周側にも回転可能かつヨーク４の回転軸と同軸に支持されている。出力軸３０とトルク伝達軸１０の間には、ベアリング２０の他に第１ワンウェイクラッチ１１が介装されている。固定軸３１とトルク伝達軸１０は少なくとも一部がヨーク４の回転軸方向で重なり、重なる部分については、固定軸３１の方がトルク伝達軸１０より小径である。そして重なる部分において、固定軸３１とトルク伝達軸１０の間には第２ワンウェイクラッチ１２が介装されている。

第１ワンウェイクラッチ１１は、後述する振動トルクが入力回転と同方向（以下、この方向を正の方向とする）に作用する場合に締結して、その振動トルクを出力軸３０に伝達する。振動トルクが負の方向に作用する場合、第２ワンウェイクラッチ１２が締結してトルク伝達軸１０が固定軸３１に固設されて回転が止められるとともに、第１ワンウェイクラッチ１１の締結が解除されるので出力軸３０はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。

トルク伝達軸１０の外周部には、偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂが、ヨーク４の回転軸方向に並んで固定されている。偏心軸９Ａと偏心軸９Ｂの偏心方向は１８０°ずれている。偏心軸９Ａには、ベアリング１６Ａを介して錘７Ａが回転可能に支持されている。同様に、偏心軸９Ｂにはベアリング１６Ｂを介して錘７Ｂが回転可能に支持されている。

錘７Ａは、錘７Ａをヨーク４の回転軸方向に貫通するピン孔３３を備える。そして、ピン孔３３に挿通されたピン１９Ａの両端はヨーク４に固定される。錘７Ｂについても同様に、ピン１９Ｂが挿通している。

ピン孔３３のヨーク４の回転軸方向から見た開口部は、図２に示すようにピン１９Ａ、１９Ｂが摺動可能な長穴形状となっている。

偏心軸９Ａ、９Ｂの、トルク伝達軸１０の回転軸に対する偏心量は等しいが、偏心方向はトルク伝達軸１０を挟んで反対方向である。すなわち、錘７の数をＮ個とした場合に、ヨーク４の回転方向で３６０／Ｎ度間隔の各方向に分布する回転軸まわりのイナーシャの大きさが等しくなるように複数の錘７を設ける。

なお、以下の説明において、個別の錘または偏心軸を示す場合にはそれぞれ７Ａ、７Ｂ、または９Ａ、９Ｂとして区別し、両者を総称する場合には単に７または９とする。後述するヨークシャフト５、リンク６についても同様とする。

錘７は、ベアリング１６に嵌合している側が、相対的に軸方向長さが短い薄部１７Ａ、リンク６に連結される側が、相対的に軸方向長さが長い厚部１７Ｂとなっている。

錘７Ａと錘７Ｂは同形状であり、トルク伝達装置ＯＴＣが停止した状態では互いの厚部１７Ｂが偏心軸９の中心軸を挟んで反対側に位置するよう配置される。また、錘７Ａは厚部１７Ｂが負荷側に伸びる向きで、錘７Ｂは厚部１７Ｂが駆動源側に伸びる向きで、互いの薄部１７Ａ同士が軸方向に対向するよう接近して配置される。ただし、厚部１７Ｂは、一対となる錘７をトルク伝達軸１０方向で接近させた場合に、他方の薄部１７Ａと干渉しないように設定する。

上記のように、第１ワンウェイクラッチ１１をトルク伝達軸１０と出力軸３０との間に、第２ワンウェイクラッチ１２を固定軸３１とトルク伝達軸１０との間に、それぞれ配置した。これにより、トルク伝達装置ＯＴＣの軸方向長さを、２つの錘と２つのワンウェイクラッチを回転軸方向に直列に並べる場合に比べて、大幅に短縮することができる。

なお、図１に示すように、一対の錘７を軸方向に接近させて配置することができるようになり、トルク伝達装置ＯＴＣを軸方向に小型化できる。また、上述したように厚部１７Ｂを設けることで、偏心軸９の中心軸から離れた位置の質量分布が増大し、偏心軸９周りに回転させたときに発生する遠心力も増大するので、限られたレイアウト制約のもとでも、より大きなトルクを伝達することができる。

さらに、錘７Ａと錘７Ｂが同形状なので、部品点数を低減することができる。

次に、上記のトルク伝達装置ＯＴＣの動作について説明する。

駆動源から回転が入力されると、ヨーク４が回転軸を中心として回転し、ヨーク４にピン１９を介して連結されている錘７も回転する。ただし、錘７は偏心軸９の中心を回転軸として回転する。すなわち、錘７が回転することで生じる遠心力は、トルク伝達軸１０の径方向からずれた方向に作用することとなり、トルク伝達軸１０を回転させるトルクが発生する。このトルク発生のメカニズムについては後述する。

ここで、図３を参照して各部品の動きについて説明する。図３は、図２と同様に錘７部分を正面から見た図である。トルク伝達軸１０の回転軸をＯ、ピン１９の中心軸をＢ、錘７の重心をＣ、偏心軸９の中心をＤとする。また、ＣからＢ方向のベクトルをＲ２、ＤからＣ方向のベクトルをＲ３、ＯからＤ方向のベクトルをＲ４、ベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角をθとする。

ピン１９の中心軸Ｂは、入力回転とは異なる角速度ωｉｎ２で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とすると、真円にはならない。錘７の重心Ｃも同様である。これらの軌跡が真円にならないのは、トルク伝達軸１０と偏心軸９の中心が偏心しているためである。偏心しているにもかかわらずトルク伝達軸１０及び偏心軸９が回転できるのは、ピン１９がピン孔３３に沿ってスライドすることで、偏心量を吸収するからである。中心軸Ｂ及び重心Ｃの軌跡は、偏心軸９の中心Ｄを中心とすると真円となる。

なお、トルク伝達軸１０と偏心軸９の偏心量を吸収する構造は、上述したものに限られない。例えば、図５に示すように、ピン１９とヨーク４を、リンク６を介して連結するようにしてもよい。リンク６はヨークシャフト５を介してヨーク４に回転自由に支持されるものとする。この場合、リンク６がヨークシャフト５及びピン１９を軸として回転することで偏心量を吸収することができる。

偏心軸９の中心Ｄは、トルク伝達軸１０の回転と等しい角速度で運動し、その軌跡は回転軸Ｏを中心とする真円となる。

角θはベクトルＲ３とベクトルＲ４のなす角なので、ベクトルの内積の式（１）から求めることができる。

次に、トルク伝達軸１０を回転させるトルクが発生するメカニズムについて説明する。

図４Ａ及び図４Ｂは、遠心力ＦとトルクＴの関係を示す図である。なお、ここでは簡単の為、錘７がリンク６による制限を受けずに回転できるものとしている。

錘７が回転することで発生する遠心力は、式（２）で表される。

図４Ａ、図４Ｂに示すように、遠心力Ｆは、偏心軸９の中心Ｄに、ベクトルＲ３方向に作用する。そして、回転軸Ｏには、式（３）で表されるトルクＴが作用することになる。

ベクトルＲ３が図中のＹ軸と一致する状態のθをゼロ度とし、図中の時計回り方向を正とすると、θがゼロから１８０度の間にある場合には、図４Ａに示すように、トルクＴは図中の時計回り方向、つまり正の方向に作用する。一方、θが１８０度から３６０度の間にある場合には、図４Ｂに示すように、トルクＴは反時計回り方向、つまり負の方向に作用する。

このように、トルクＴは錘７が回転することによって、その大きさ及び作用方向が周期的に変化する。この変化は、式（３）から明らかなように、正弦波で表すことができる。

そして、上述した第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２により、トルクＴが正方向に作用する場合のみ出力軸３０に出力が伝達される。

より具体的には、正方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１はトルク伝達軸１０と出力軸３０の相対回転を禁止し、第２ワンウェイクラッチ１２はトルク伝達軸１０を固定軸３１に対して自由に回転させる。これにより、負荷にトルクが伝達される。

一方、負方向のトルクＴが入力されている場合には、第１ワンウェイクラッチ１１はトルク伝達軸１０に対して出力軸３０を自由に回転させ、第２ワンウェイクラッチ１２は固定軸３１に対するトルク伝達軸１０の差回転を禁止する。これにより、出力軸３０はそれまでの回転の慣性で回転を続ける。また、出力軸３０が車輪の連れ回りによって回転することも許容される。

上記のような、錘７の回転による遠心力ＦをトルクＴに変換して伝達する機構は、トルク伝達経路中で摩擦が発生するのはベアリング１３、１６と第１ワンウェイクラッチ１１及び第２ワンウェイクラッチ１２だけなので、伝達効率が高い。具体的には、一般的な車両のクラッチよりも高効率であることが知られている。

また、錘７の遠心力を利用するので、一般的なトルクコンバータと同様に駆動力増幅作用も持ち合わせている。さらに、一般的なトルクコンバータと同様に、制御不要で速度比ゼロから１までカバーできる。

以上のように本実施形態では、それぞれ反対方向のトルクを伝達する第１ワンウェイクラッチ１１と第２ワンウェイクラッチ１２とを備える。そして、第１ワンウェイクラッチ１１は偏心軸９の内周と出力軸３０の外周の間に設けられ、第２ワンウェイクラッチ１２は偏心軸９の内周と固定軸３１の外周の間に設けられている。すなわち、偏心軸９及び錘７等からなる振動トルクを発生させるための機構と、２つのワンウェイクラッチとを直列に配置する場合に比べて、軸方向長さを大幅に短縮することができる。

また、固定軸３１を車体または変速機に固定することで、固定軸３１を固定する為のケースが不要となる。これにより、軸方向のみならず、径方向についても小型化を図ることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ 駆動源
２ 負荷
３ ケース
４ ヨーク（入力部材）
５ ヨークシャフト
６ リンク（連結部材）
７ 錘
９ 偏心軸（偏心部材）
１０ トルク伝達軸（トルク伝達部材）
１１ 第１ワンウェイクラッチ
１２ 第２ワンウェイクラッチ
１６ ベアリング
１９ ピン（連結部材）
３０ 出力軸（出力部材）
３１ 固定軸（固定部材）

Claims (1)

1. 駆動源のトルクにより回転する入力部材と、
   トルクを負荷側へ伝達する出力部材と、
   前記入力部材の回転軸と同軸かつ前記入力部材に対して独立して回転可能なトルク伝達部材と、
   前記トルク伝達部材の外周に中心軸が前記トルク伝達部材の回転軸に対して偏心した状態で固定支持される偏心部材と、
   前記偏心部材に前記偏心部材の中心軸周りにそれぞれ回転可能に支持される少なくとも一対の錘と、
   前記入力部材と前記錘を連結する連結部材と、
   前記出力部材の外周側かつ前記偏心部材の内周側に設けられ、外部に固定されることで回転しない筒状の固定部材と、
   前記偏心部材の内周と前記出力部材の外周の間に設けられ、前記偏心部材が前記出力部材に対して一の方向に回転するときに締結する第１ワンウェイクラッチと、
   前記偏心部材の内周と前記固定部材の外周の間に設けられ、前記偏心部材が前記固定部材に対して他の方向に回転しようとするときに締結する第２ワンウェイクラッチと、
   を備えることを特徴とするトルク伝達装置。

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