JP2016023769A - Torsional vibration reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、捩り振動を低減する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for reducing torsional vibration.
この種の装置の一例が特許文献1に記載されている。その装置は、入力軸と出力軸との間に、シングルピニオン型の遊星歯車機構と、捩り振動を低減するための緩衝部材と、慣性体とが設けられている。上記の遊星歯車機構のリングギヤに入力軸が連結されかつそのリングギヤに緩衝部材を介してキャリヤが連結され、このキャリヤに出力軸が連結されている。またサンギヤに遠心クラッチを介して慣性体を選択的に連結するように構成されている。上記の緩衝部材は、コイルバネなどの弾性部材によって構成されている。この装置では、エンジン回転数が設定回転数よりも低い場合には、遠心クラッチが係合状態となってサンギヤと慣性体とが一体に回転する。その状態でトルク変動が入力されると、入力軸と出力軸との間の角加速度差に応じた角加速度で慣性体の回転速度が変化し、その結果、前記角加速度差に応じた慣性トルクが慣性体に生じる。その慣性トルクがキャリヤに作用し、このキャリヤに作用する前記慣性トルクによって前記トルク変動が低減される。一方、エンジン回転数が設定回転数よりも高い場合には、遠心クラッチが解放状態となり慣性体の慣性トルクがキャリヤに作用しなくなる。この場合、トルク変動は緩衝部材の弾性力によって低減される。
An example of this type of device is described in
また、特許文献2には、サンギヤに慣性体が一体に連結され、キャリヤにエンジンの出力軸および変速機の入力軸が連結され、前記サンギヤと前記リングギヤとが捩りばねを介して連結されたシングルピニオン型の遊星歯車機構を備えた装置が記載されている。この装置では、トルク変動が入力されると、遊星歯車機構の各回転要素の回転速度が変化しすなわち振動する。その場合、キャリヤの振幅に比較して、サンギヤおよびリングギヤが大きく振幅し、それらサンギヤおよびリングギヤの慣性トルクが互いに打ち消すように作用し、これによって前記トルク変動が低減される。
In
さらに、特許文献3には、シングルピニオン型の遊星歯車機構を備えた捩り振動低減装置が記載されている。その遊星歯車機構のサンギヤに慣性体が一体に連結され、キャリヤにコイルバネなどの弾性部材によって構成されたダンパを介してエンジンの出力軸が連結されている。上記のキャリヤに変速機の入力軸が連結されている。また、リングギヤはブレーキによって選択的に固定されるように構成されている。この装置では、エンジンの回転数が予め定めた低い回転数の場合に、ブレーキが作動させられてリングギヤが固定され、これにより、変速機の入力軸に作用する慣性質量が増大させられてトルク変動が低減される。
Further,
特許文献1に記載された構成では、上述したように、エンジン回転数が設定回転数よりも高い場合に、遠心クラッチを係合状態から解放状態に切り替えることにより、トルク変動を低減するためにキャリヤに作用させる慣性トルクを減少させている。つまり、装置における振動減衰特性を切り替えている。しかしながら、上記のような切り替えを行っただけでは、選択した振動減衰特性に適したエンジンの回転数領域を用いることができず、大きい制振効果を得ることができない可能性がある。このような状況は、特許文献2および特許文献3に記載された構成であっても同様である。
In the configuration described in
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って、振動減衰特性を切り替えた場合に、大きい制振効果を得ることができる捩り振動低減装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object thereof is to provide a torsional vibration reducing device capable of obtaining a large damping effect when the vibration damping characteristics are switched. It is.
上記の目的を達成するために、この発明は、入力部材から出力部材に伝達されるトルクの変動を、少なくとも3つの回転要素によって差動作用を行う差動機構と、前記トルクの変動を低減するための弾性体を有する弾性ダンパとによって低減させるように構成された捩り振動低減装置において、前記少なくとも3つの回転要素のうち第1回転要素を前記入力部材に選択的に連結する第1係合機構と、前記第1回転要素を選択的に固定する第2係合機構とを備え、前記少なくとも3つの回転要素のうち第2回転要素と前記入力部材との間に前記弾性ダンパが設けられ、前記少なくとも3つの回転要素のうち第3回転要素に前記出力部材が連結され、前記第1係合機構を係合させかつ前記第2係合機構を解放させることにより前記第1回転要素と前記第2回転要素とに前記入力部材からトルクを伝達する第1の伝動状態と、前記第1係合機構を解放させかつ前記第2係合機構を係合させることにより前記第1回転要素を固定した状態で前記第2回転要素に前記入力部材からトルクを伝達する第2の伝動状態とを設定するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention reduces a variation in torque transmitted from an input member to an output member by a differential mechanism that performs differential action by at least three rotating elements. A torsional vibration reducing device configured to reduce the torsional vibration by an elastic damper having an elastic body for selectively coupling a first rotating element of the at least three rotating elements to the input member. And a second engagement mechanism for selectively fixing the first rotating element, and the elastic damper is provided between the second rotating element and the input member among the at least three rotating elements, The output member is coupled to a third rotating element of at least three rotating elements, and the first rotating element is engaged with the first engaging mechanism and the second engaging mechanism is released. A first transmission state in which torque is transmitted from the input member to the second rotation element, and the first rotation element is released by releasing the first engagement mechanism and engaging the second engagement mechanism. In a fixed state, the second rotation element is configured to set a second transmission state in which torque is transmitted from the input member.
また、この発明における前記差動機構は、前記第1の伝動状態から前記第2の伝動状態に切り替えられた場合に、前記入力部材の回転数に対して前記出力部材の回転数を低減させる減速状態に設定されるように構成されていてよい。 Further, the differential mechanism according to the present invention reduces the rotational speed of the output member relative to the rotational speed of the input member when the first transmission state is switched to the second transmission state. It may be configured to be set to a state.
さらに、この発明における前記差動機構は、前記第1の伝動状態から前記第2の伝動状態に切り替えられた場合に、前記入力部材の回転数に対して前記出力部材の回転数を増大させる増速状態に設定されるように構成されていてよい。 Furthermore, the differential mechanism according to the present invention increases the rotational speed of the output member relative to the rotational speed of the input member when the first transmission state is switched to the second transmission state. It may be configured to be set to the speed state.
この発明によれば、第1係合機構を係合させかつ第2係合機構を解放させることにより第1回転要素と第2回転要素とに入力部材からトルクを伝達する第1の伝動状態が設定される。この状態では、第1回転要素は入力部材と一体となって回転する。第2回転要素は弾性ダンパを介して入力部材に連結されているため、その入力部材にトルクの変動が伝達されない場合には、入力部材と一体となって回転する。その結果、差動機構はいわゆる直結状態となり、入力部材に伝達されたトルクは出力部材に増減されることなくそのまま出力される。入力部材にトルクの変動が伝達された場合には、弾性ダンパによってそのトルクの変動の一部が低減される。このように弾性ダンパが作動すると、第1回転要素と第2回転要素とが相対回転し、第2回転要素の慣性トルクによって前記トルクの変動の他の一部が低減される。一方、第1係合機構を解放させかつ第2係合機構を係合させることにより第1回転要素を固定した状態で第2回転要素に入力部材からトルクを伝達する第2の伝動状態が設定される。この状態では、弾性ダンパのみによってトルクの変動が低減される。このように、この発明によれば、第1係合機構および第2係合機構の係合・解放を切り替えることにより、捩り振動低減装置の振動減衰特性を容易に切り替えることができる。 According to this invention, the first transmission state in which torque is transmitted from the input member to the first rotating element and the second rotating element by engaging the first engaging mechanism and releasing the second engaging mechanism is provided. Is set. In this state, the first rotating element rotates together with the input member. Since the second rotating element is connected to the input member via the elastic damper, when the torque variation is not transmitted to the input member, the second rotating element rotates together with the input member. As a result, the differential mechanism is in a so-called direct connection state, and the torque transmitted to the input member is output as it is without being increased or decreased by the output member. When torque fluctuation is transmitted to the input member, part of the torque fluctuation is reduced by the elastic damper. When the elastic damper is actuated in this way, the first rotating element and the second rotating element rotate relative to each other, and the other part of the torque fluctuation is reduced by the inertia torque of the second rotating element. On the other hand, a second transmission state is set in which torque is transmitted from the input member to the second rotation element in a state where the first rotation element is fixed by releasing the first engagement mechanism and engaging the second engagement mechanism. Is done. In this state, torque fluctuation is reduced only by the elastic damper. Thus, according to the present invention, the vibration damping characteristics of the torsional vibration reducing device can be easily switched by switching the engagement / release of the first engagement mechanism and the second engagement mechanism.
また、この発明における差動機構は、第1の伝動状態から第2の伝動状態に切り替えた場合に、入力部材の回転数に対して出力部材の回転数を低減させた減速状態に設定される。つまり、上記の切り替えを行うことにより、高い回転数領域で弾性ダンパのみを作動させてトルクの変動を低減できる。また、第2の伝動状態から第1の伝動状態に切り替えた場合には、入力部材の回転数は減少させられるから、低い回転数領域で弾性ダンパと第2回転要素の慣性トルクとによってトルクの変動を低減できる。このように上記の切り替えによって各振動減衰特性に適した回転数領域を用いることができるから、トルクの変動を効果的に低減して装置全体としての振動減衰性能を向上できる。 Moreover, the differential mechanism in this invention is set to the deceleration state which reduced the rotation speed of the output member with respect to the rotation speed of the input member, when switching from the 1st transmission state to the 2nd transmission state. . That is, by performing the switching described above, it is possible to reduce the torque fluctuation by operating only the elastic damper in a high rotational speed region. In addition, when the second transmission state is switched to the first transmission state, the rotational speed of the input member is reduced, so that the torque is reduced by the elastic damper and the inertia torque of the second rotational element in the low rotational speed region. Variation can be reduced. As described above, since the rotation speed region suitable for each vibration damping characteristic can be used by the above switching, it is possible to effectively reduce the fluctuation of torque and improve the vibration damping performance of the entire apparatus.
さらに、この発明における差動機構は、第1の伝動状態から第2の伝動状態に切り替えた場合に、入力部材の回転数に対して出力部材の回転数を増大させた増速状態に設定される。つまり、上記の切り替えを行うことにより、低い回転数領域で弾性ダンパのみを作動させてトルクの変動を低減できる。また、第2の伝動状態から第1の伝動状態に切り替えた場合には、入力部材の回転数は増大させられるから、その高い回転数領域で弾性ダンパと第2回転要素の慣性トルクとによってトルクの変動を低減できる。このように上記の切り替えによって各振動減衰特性に適した回転数領域を用いることができるから、トルクの変動を効果的に低減して装置全体としての振動減衰性能を向上できる。 Furthermore, the differential mechanism according to the present invention is set to a speed increasing state in which the rotational speed of the output member is increased relative to the rotational speed of the input member when the first transmission state is switched to the second transmission state. The That is, by performing the switching described above, it is possible to reduce the torque fluctuation by operating only the elastic damper in the low rotational speed region. Further, when the second transmission state is switched to the first transmission state, the rotational speed of the input member is increased, so that the torque is generated by the elastic damper and the inertia torque of the second rotational element in the high rotational speed region. Fluctuations can be reduced. As described above, since the rotation speed region suitable for each vibration damping characteristic can be used by the above switching, it is possible to effectively reduce the fluctuation of torque and improve the vibration damping performance of the entire apparatus.
(第1具体例)
図1に、この発明に係る捩り振動低減装置の一例を示してあり、その捩り振動低減装置1は、トルクの伝達方向でエンジンと変速機(それぞれ図示せず)との間に配置されており、それらの回転軸が共振した状態となる回転数よりも高い回転数でのトルク変動を低減するように構成されている。エンジンの出力軸に捩り振動低減装置1の入力軸2が動力伝達可能に連結され、変速機の入力軸に捩り振動低減装置1の出力軸3が動力伝達可能に連結されている。上記のエンジンは例えばガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンなどの内燃機関であって、二気筒や三気筒や四気筒など比較的に少ない気筒数に構成されている。上記の入力軸2に、捩り振動低減装置1の一部を構成するフライホイール4が取り付けられている。なお、上述したエンジンの出力軸がこの発明における入力部材に相当し、変速機の入力軸がこの発明における出力部材に相当している。
(First example)
FIG. 1 shows an example of a torsional vibration reducing device according to the present invention. The torsional
上記の捩り振動低減装置1は、シングルピニオン型の遊星歯車機構5を備えている。その遊星歯車機構5は、サンギヤ6と、そのサンギヤ6の外周側に同心円上に配置されたリングギヤ7と、サンギヤ6およびリングギヤ7に噛み合っているピニオンギヤ8と、そのピニオンギヤ8を自転可能および公転可能に保持しているキャリヤ9とを有している。図1に示す例では、サンギヤ6は、クラッチCLを介してフライホイール4の出力側に選択的に連結され、また、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部10に選択的に固定されるように構成されている。リングギヤ7は、弾性ダンパ11を介してフライホイール4の出力側に連結され、キャリヤ9は捩り振動低減装置1の出力軸3に連結されている。上記の変速機は従来知られている有段式あるいは無段式の変速機であってよい。なお、上述したクラッチCLがこの発明における第1係合装置に相当し、ブレーキBがこの発明における第2係合装置に相当している。また、図1に示す例では、サンギヤ6がこの発明における第1回転要素に相当し、リングギヤ7がこの発明における第2回転要素に相当し、キャリヤ9がこの発明における第3回転要素に相当している。
The torsional
上記の弾性ダンパ11は、入力側部材と出力側部材とによってコイルバネ12を挟み込んで構成されている。その入力側部材はフライホイール4の出力側に連結され、出力側部材はリングギヤ7に連結されている。そして、入力側部材と出力側部材とが相対回転することによりコイルバネ12を伸縮させ、そのコイルバネ12の弾性力によってトルク変動を低減するようになっている。また図1に示す例では、コイルバネ12の弾性係数K1を、弾性ダンパ11の出力側部材に連結される部材すなわちリングギヤ7の質量によって除算して求めた比f1が、後述する図12および図17に示す例での比f2よりも小さい値になっている。こうすることにより、後述する弾性ダンパ11と、サンギヤ6の慣性トルクIsおよびリングギヤ7の慣性トルクIrとによってトルク変動を低減する場合における制振効果が最も大きくなるエンジン回転数が、図12に示す例よりも低いエンジン回転数になっている。
The
上記のクラッチCLおよびブレーキBは、図示しないアクチュエータによって係合および解放されるように構成されている。そのアクチュエータは、油圧式や電磁式などであってよく、図示しない電子制御装置(以下、ECUと記す。)によってその動作が制御されている。ECUは、マイクロコンピュータを主体にして構成され、予め用意されている各種の制御プログラムに従って演算を行い、その演算の結果を制御指令信号としてクラッチCLおよびブレーキBに出力するように構成されている。また、上記構成の捩り振動低減装置1では、クラッチCLおよびブレーキBの係合および解放を切り替えることにより、その制振効果と、遊星歯車機構5におけるギヤ比とを変更できるように構成されており、それらの変更を成立させるためのクラッチCLおよびブレーキBの係合作動を係合表として図2に示してある。図2における「○」は係合を、「×」は解放をそれぞれ表している。
The clutch CL and the brake B are configured to be engaged and released by an actuator (not shown). The actuator may be hydraulic or electromagnetic, and its operation is controlled by an electronic control device (hereinafter referred to as ECU) (not shown). The ECU is mainly composed of a microcomputer, and performs calculations according to various control programs prepared in advance, and outputs the calculation results to the clutch CL and the brake B as control command signals. Further, the torsional
図3は、図1に示す構成の遊星歯車機構5についての共線図であり、この共線図は、サンギヤ6およびキャリヤ9ならびにリングギヤ7を縦線で示し、それらの間隔を遊星歯車機構5のギヤ比に対応する間隔とし、さらにそれぞれの縦線の上下方向を回転方向、その上下方向での位置を回転数としたものである。クラッチCLを係合させ、ブレーキBを解放させた場合には、遊星歯車機構5のサンギヤ6およびリングギヤ7にエンジントルクが入力される。この状態がこの発明における第1の伝動状態である。この場合にトルク変動が伝達されないとすれば、遊星歯車機構5のサンギヤ6およびリングギヤ7は一体となって回転する。つまり遊星歯車機構5におけるギヤ比は「1」のいわゆる直結状態になっている。この状態を図3に符号「Hi」で示してある。この状態では、エンジントルクは増減されることなく変速機にそのまま伝達される。また、トルク変動が伝達されたとすれば、後述するように、弾性ダンパ11が作動しかつ共線図上で、キャリヤ9を中心にしてサンギヤ6とリングギヤ7とが互いに逆位相で振動する。クラッチCLを解放させ、ブレーキBを係合させた場合には、サンギヤ6が固定部10に固定される。遊星歯車機構5のギヤ比は「1」より小さくなり、いわゆる減速状態になる。この状態を図3に符号「Lo」で示してある。この状態では、図3に符号「Lo」で示すように、キャリヤ9がリングギヤ7より低い回転数で回転する。またこの状態がこの発明における第2の伝動状態である。
FIG. 3 is a collinear diagram of the
次に、図1に示す構成の捩り振動低減装置1の作用について説明する。図4は、図1に示す構成の捩り振動低減装置1の制振効果を示す図である。その捩り振動低減装置1における弾性ダンパ11は、エンジン回転数が高いほど弾性ダンパ11の制振効果vd1が大きくなる特性を有している。そのため、現時点でのエンジン回転数が所定回転数Ne1よりも低い場合には、クラッチCLを係合させかつブレーキBを解放させる。この状態では、上述したように、遊星歯車機構5はいわゆる直結状態になっているから、エンジンのトルク変動がないとすれば、エンジントルクは増減されることなく変速機にそのまま伝達される。
Next, the operation of the torsional
エンジンのトルク変動が伝達された場合には、弾性ダンパ11における入力側部材と出力側部材とが相対回転してコイルバネ12が伸縮する。このコイルバネ12の弾性力によってトルク変動の一部が低減される。また、前記トルク変動によって入力軸2と出力軸3との間に角加速度差が生じ、弾性ダンパ11は前記角加速度差に応じたねじれ角を生じる。これにより、サンギヤ6に対してリングギヤ7がねじれる。この場合に、遊星歯車機構5の出力要素であるキャリヤ9の回転数を一定にするとすれば、前記トルク変動によって見かけ上、リングギヤ7の回転数が増大すると、サンギヤ6の回転数は低下する。また、見かけ上、リングギヤ7の回転数が減少すると、サンギヤ6の回転数は増大する。つまり、サンギヤ6に対してリングギヤ7が振動する。共線図上では、キャリヤ9を中心にしてサンギヤ6とリングギヤ7とが互いに逆位相で振動し、それらリングギヤ7の慣性トルクIrとサンギヤ6の慣性トルクIsとは互いに打ち消し合うように作用する。このようにして前記トルク変動の他の一部が低減される。これを示したのが図5である。このように、現時点でのエンジン回転数が所定回転数Ne1より低い場合には、クラッチCLを係合させかつブレーキBを解放させることにより、弾性ダンパ11および上記の各慣性トルクIs,Irによってトルク変動が低減される。
When the engine torque fluctuation is transmitted, the input side member and the output side member of the
弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irによる制振効果vd2は、図4に示すように、エンジン回転数の増大に伴って増大し、所定回転数Ne2の場合に最も高くなる。すなわちピーク状態Pとなり、トルク変動の伝達率が最も小さくなる。エンジン回転数が所定回転数Ne2よりも高くなると、上述したリングギヤ7の慣性トルクIrの振動やサンギヤ6の慣性トルクIsの振動が、エンジンのトルク変動よりも大きくなってしまい、慣性トルクIr,Isに起因するトルク変動が生じる。これにより前記制振効果vd2は次第に低下する。
As shown in FIG. 4, the vibration damping effect vd2 due to the
エンジン回転数が更に高くなると、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irによる制振効果vd2は更に低下する。そしてついには弾性ダンパ11のみによる制振効果vd1と上記の制振効果vd2の大小が逆転する。それら制振効果vd1と制振効果vd2との交点を図4に符号「X」で示してあり、その交点Xに対応するエンジン回転数が上述した所定回転数Ne1である。上記構成の捩り振動低減装置1では、エンジンが所定回転数Ne1よりも高いエンジン回転数Ne3で運転されている場合には、クラッチCLを係合状態から解放状態に切り替え、ブレーキBを解放状態から係合状態に切り替える。これにより遊星歯車機構5を「Hi」から「Lo」に切り替える。遊星歯車機構5はいわゆる減速状態にされるから、エンジン回転数Ne3が回転数Ne4に増大させられ、弾性ダンパ11は図4に示すように、回転数Ne4で作動させられる。その結果、弾性ダンパ11による制振効果vd1を向上できる
As the engine speed further increases, the vibration damping effect vd2 by the
また、弾性ダンパ11のみによってトルク変動を低減している場合であって、現時点でのエンジン回転数が所定回転数Ne1よりも低下した場合には、遊星歯車機構5を「Lo」から「Hi」に切り替える。具体的には、図4に示すように、エンジンが、所定回転数Ne1よりも低いエンジン回転数Ne5で運転されている場合に、クラッチCLを係合させかつブレーキBを解放させることにより、遊星歯車機構5を「Lo」から「Hi」に切り替える。こうすることにより現時点でのエンジン回転数Ne5をこれより低いエンジン回転数Ne6に低下させる。その結果、エンジン回転数Ne5より低いエンジン回転数Ne6で、弾性ダンパ11を機能させかつサンギヤ6に対してリングギヤ7を振動させることができるから、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irによる制振効果vd2を向上できる。なお、上述したクラッチCLおよびブレーキBの係合および解放の切り替えは、ECUによって実行される。
Further, when the torque fluctuation is reduced only by the
したがって、図1に示す構成の捩り振動低減装置1では、クラッチCLおよびブレーキBの係合・解放を切り替えることにより、振動減衰特性を容易に切り替えることができる。また、上記の切り替えの際に、遊星歯車機構5で差動作用を行うことによりエンジン回転数を増減させる。弾性ダンパ11のみを作動させてトルク変動を低減する場合には、エンジン回転数は増大させられ、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irとによってトルク変動を低減する場合には、エンジン回転数は低下させられる。つまり、切り替えた振動減衰特性に適した回転数領域を設定するため、高い制振効果を得ることができ、その結果、装着全体としての振動減衰性能を向上できる。
Therefore, in the torsional
なお、図1に示す構成の捩り振動低減装置1におけるシングルピニオン型の遊星歯車機構5に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いることもできる。その場合には、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるサンギヤに、クラッチCLを介してフライホイール4の出力側を選択的に連結させ、かつ、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部10を選択的に固定させる。またダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるリングギヤに、弾性ダンパ11を介してフライホイール4の出力側を連結させ、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるキャリヤに、捩り振動低減装置1の出力軸3を連結させる。こうすることにより図1に示す構成の捩り振動低減装置1と同様の作用・効果を得ることができる。
Note that a double pinion type planetary gear mechanism can be used instead of the single pinion type
(第2具体例)
図6は、図1に示す構成の捩り振動低減装置の一部を変更した例を示す図である。ここに示す例は、ブレーキBに替えて一方向クラッチOWCを用いた例であって、他の構成は、図1に示す構成と同じである。その一方向クラッチOWCの基本的な構成は従来知られているものと同様である。上記の一方向クラッチOWCによってサンギヤ6の負回転方向の回転すなわちエンジンの回転方向とは反対方向の回転を阻止するように構成されている。上記のクラッチCLおよび一方向クラッチOWCの係合作動を係合表として図7に示してあり、「○」はクラッチCLの係合状態を、「×」はクラッチCLの解放状態をそれぞれ表している。「ロック」は一方向クラッチOWCによってサンギヤ6の回転数を「0」に固定している状態を、「フリー」はサンギヤ6の正回転方向の回転を許容し負回転方向の回転を阻止している状態をそれぞれ表している。なお、上述した一方向クラッチOWCがこの発明における第2係合装置に相当している。
(Second specific example)
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a part of the torsional vibration reducing device having the configuration shown in FIG. 1 is changed. The example shown here is an example in which a one-way clutch OWC is used instead of the brake B, and the other configuration is the same as the configuration shown in FIG. The basic configuration of the one-way clutch OWC is the same as that conventionally known. The one-way clutch OWC is configured to prevent rotation of the
図8は、図6に示す構成の遊星歯車機構5についての共線図である。クラッチCLを係合させると、サンギヤ6およびリングギヤ7にエンジントルクが入力され、サンギヤ6およびリングギヤ7は正回転方向すなわちエンジンの回転方向と同じ方向に回転する。この場合にトルク変動が伝達されないとすれば、図8に符号「Hi」で示すように、サンギヤ6およびリングギヤ7が一体となって回転する。エンジントルクは増減されることなくそのまま変速機に伝達される。一方向クラッチOWCは「フリー」の状態になっている。また、この状態でエンジンのトルク変動が伝達されたとすれば、図1に示す構成と同様に、弾性ダンパ11が作動し、かつ、サンギヤ6とリングギヤ7とが相対回転する。つまり共線図上で、キャリヤ9を中心にしてサンギヤ6とリングギヤ7とが互いに逆位相で振動する。
FIG. 8 is a collinear diagram for the
そしてクラッチCLを解放させると、サンギヤ6がいわゆる反力要素となる。またリングギヤ7に対し、サンギヤ6は負回転方向に回転しようとする。しかしながら、サンギヤ6の負回転方向の回転は、一方向クラッチOWCによって阻止されている。つまり一方向クラッチOWCは「ロック」状態になる。その結果、遊星歯車機構5はいわゆる減速状態になり、図8に符号「Lo」で示すように、キャリヤ9がリングギヤ7より低い回転数で回転する。このように図6に示す構成の捩り振動低減装置1であっても、図1に示す構成の捩り振動低減装置1と同様に作用するため、図1に示す構成の捩り振動低減装置1と同様の効果を得ることができる。特に、図6に示す構成の捩り振動低減装置1では、ブレーキBに替えて一方向クラッチOWCを用いるため、その分、油圧回路を少なくでき、これにより簡素な構成とすることができる。
When the clutch CL is released, the
なお、図6に示す構成の捩り振動低減装置1におけるシングルピニオン型の遊星歯車機構5に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いることもできる。その場合には、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるサンギヤに、クラッチCLを介してフライホイール4の出力側を選択的に連結させ、かつ、一方向クラッチOWCによってサンギヤの負回転方向の回転を阻止する。またダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるリングギヤに、弾性ダンパ11を介してフライホイール4の出力側を連結させ、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるキャリヤに、捩り振動低減装置1の出力軸3を連結させる。こうすることにより図6に示す構成の捩り振動低減装置1と同様の作用・効果を得ることができる。
Note that a double pinion type planetary gear mechanism may be used instead of the single pinion type
(第3具体例)
図9は、図1に示す構成の捩り振動低減装置の一部を変更した他の例を示す図である。図9に示す例では、サンギヤ6は、弾性ダンパ11を介してフライホイール4の出力側に連結されている。リングギヤ7は、クラッチCLを介してフライホイール4の出力側に選択的に連結され、また、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部10に選択的に固定されるように構成されている。キャリヤ9は捩り振動低減装置1の出力軸3に連結されている。図9に示す構成の捩り振動低減装置1は、図1に示す構成の捩り振動低減装置と同様に、クラッチCLおよびブレーキBの係合および解放を切り替えることにより、遊星歯車機構5のギヤ比および制振効果を変更できるように構成されている。それらの変更を成立させるためのクラッチCLおよびブレーキBの係合作動を係合表として図10に示してある。図10における「○」は係合を、「×」は解放をそれぞれ表している。なお、図9に示す例では、サンギヤ6がこの発明における第2回転要素に相当し、リングギヤ7がこの発明における第1回転要素に相当し、キャリヤ9がこの発明における第3回転要素に相当している。
(Third example)
FIG. 9 is a diagram showing another example in which a part of the torsional vibration reducing device having the configuration shown in FIG. 1 is changed. In the example shown in FIG. 9, the
図11は、図9に示す構成の遊星歯車機構5についての共線図である。クラッチCLを係合させ、ブレーキBを解放させた場合には、遊星歯車機構5のサンギヤ6およびリングギヤ7にエンジントルクが入力される。この状態でトルク変動が伝達されないとすれば、図11に符号「Hi」で示すように、遊星歯車機構5のサンギヤ6およびリングギヤ7が一体となって回転する。遊星歯車機構5はいわゆる直結状態になっているから、トルク変動がない場合には、エンジントルクは増減されることなく変速機にそのまま伝達される。また、この状態でエンジンのトルク変動が伝達されたとすれば、図1および図6に示す構成と同様に、弾性ダンパ11が作動し、かつ、サンギヤ6とリングギヤ7とが相対回転する。つまり共線図上で、キャリヤ9を中心にしてサンギヤ6とリングギヤ7とが互いに逆位相で振動する。そして、クラッチCLを解放させ、ブレーキBを係合させた場合には、リングギヤ7が固定部10に固定される。この場合には、図11に符号「Lo」で示すように、キャリヤ9がサンギヤ6より低い回転数で回転する。遊星歯車機構5のギヤ比は「1」より小さくなり、いわゆる減速状態になる。
FIG. 11 is a collinear diagram of the
したがって、図9に示す構成の捩り振動低減装置1であっても、図1に示す構成の捩り振動低減装置1と同様に作用するため、図1に示す構成の捩り振動低減装置1と同様の効果を得ることができる。特に、図9に示す構成の捩り振動低減装置1では、上記の減速状態を設定する場合に、リングギヤ7を固定要素とし、サンギヤ6を入力要素とし、キャリヤ9を出力要素とする。そのため、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irとによってトルク変動を低減する状態から、弾性ダンパ11のみによってトルク変動を低減する状態に切り替える際に、図1に示す例よりエンジン回転数を増大させることができる。すなわち、より高い回転数領域で弾性ダンパ11のみを作動させることができるため、その制振効果vd1を向上できる。これと同様の原理により、弾性ダンパ11のみによってトルク変動を低減する状態から、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irとによってトルク変動を低減する状態に切り替える際に、図1に示す例よりエンジン回転数を低下させることができる。これにより、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irとによる制振効果vd2をより向上できる。
Accordingly, even the torsional
なお、図9に示す構成の捩り振動低減装置1におけるシングルピニオン型の遊星歯車機構5に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いることもできる。その場合には、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるサンギヤに、弾性ダンパ11を介してフライホイール4の出力側を連結させる。ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるキャリヤに、クラッチCLを介してフライホイール4の出力側を選択的に連結させ、かつ、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部10を選択的に固定させる。またダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるリングギヤに、捩り振動低減装置1の出力軸3を連結させる。こうすることにより図1に示す構成の捩り振動低減装置1と同様の作用・効果を得ることができる。
Note that a double-pinion planetary gear mechanism can be used instead of the single-pinion
(第4具体例)
図12に、この発明に係る捩り振動低減装置の他の例を示してある。図12に示す捩り振動低減装置13は、トルクの伝達方向でエンジンと変速機(それぞれ図示せず)との間に配置されており、それらの回転軸が共振した状態となる回転数よりも低い回転数でのトルク変動を低減するように構成されている。エンジンの出力軸に捩り振動低減装置13の入力軸14が動力伝達可能に連結され、変速機の入力軸に捩り振動低減装置13の出力軸15が動力伝達可能に連結されている。上記の入力軸14に捩り振動低減装置13の一部を構成するフライホイール16が取り付けられている。なお、上述したエンジンの出力軸がこの発明における入力部材に相当し、変速機の入力軸がこの発明における出力部材に相当している。
(Fourth specific example)
FIG. 12 shows another example of the torsional vibration reducing device according to the present invention. The torsional
また、捩り振動低減装置13は、シングルピニオン型の遊星歯車機構17を備えている。その遊星歯車機構17は、サンギヤ18と、そのサンギヤ18の外周側に同心円上に配置されたリングギヤ19と、サンギヤ18およびリングギヤ19に噛み合っているピニオンギヤ20と、そのピニオンギヤ20を自転可能および公転可能に保持しているキャリヤ21とを有している。図12に示す例では、リングギヤ19はクラッチCLを介してフライホイール16の出力側に選択的に連結されるように構成され、また、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部22に選択的に固定されるように構成されている。キャリヤ21は、弾性ダンパ23を介してフライホイール16の出力側に連結され、サンギヤ18は捩り振動低減装置13の出力軸15に連結されている。なお、上述したクラッチCLがこの発明における第1係合装置に相当し、ブレーキBがこの発明における第2係合装置に相当している。また、図12に示す例では、サンギヤ18がこの発明における第3回転要素に相当し、リングギヤ19がこの発明における第1回転要素に相当し、キャリヤ21がこの発明における第2回転要素に相当している。
The torsional
また、コイルバネ24の弾性係数K2を、弾性ダンパ23の出力側部材に連結される部材すなわちキャリヤ21の質量によって除算して求めた比f2が、図1に示す例における比f1よりも大きい値に設定されている。これにより、弾性ダンパ23とキャリヤ21の慣性トルクIcおよびリングギヤ19の慣性トルクIrとによってトルク変動を低減する場合における制振効果が最も大きくなるエンジン回転数が、図1に示す例よりも高いエンジン回転数になっている。また、上記のクラッチCLおよびブレーキBの係合作動を係合表として図13に示してあり、「○」は係合状態を、「×」は解放状態をそれぞれ表している。
Further, the ratio f2 obtained by dividing the elastic coefficient K2 of the
図14は、図12に示す構成の遊星歯車機構17についての共線図である。クラッチCLを係合させ、ブレーキBを解放させた場合には、遊星歯車機構17のリングギヤ19およびキャリヤ21にエンジントルクが入力される。この状態がこの発明における第1の伝動状態である。この場合にトルク変動が伝達されないとすれば、遊星歯車機構17のリングギヤ19およびキャリヤ21は一体となって回転する。遊星歯車機構17はいわゆる直結状態になっているため、エンジントルクは増減されることなく変速機にそのまま伝達される。また、クラッチCLを解放させ、ブレーキBを係合させた場合には、リングギヤ19が固定部22に固定される。遊星歯車機構17はいわゆる増速状態になり、図14に符号「Hi」で示すように、サンギヤ18がキャリヤ21より高い回転数で回転する。この状態がこの発明における第2の伝動状態である。
FIG. 14 is a collinear diagram for the
次に、図12に示す構成の捩り振動低減装置13の作用について説明する。図15は、その捩り振動低減装置13の制振効果を示す図である。その捩り振動低減装置13における弾性ダンパ23はエンジン回転数が低いほどその制振効果vd3が大きくなる特性を有している。そのため例えば、現時点でのエンジン回転数が所定回転数Ne7より低い場合には、クラッチCLを解放させかつブレーキBを係合させる。この状態では、弾性ダンパ23のみが作動し、その弾性ダンパ23のみによってトルク変動が低減される。また遊星歯車機構17はいわゆる増速状態になっている。
Next, the operation of the torsional
また、エンジンが所定回転数Ne7よりも高い回転数Ne9で運転されている場合には、クラッチCLを係合させかつブレーキBを解放させる。こうすることにより、遊星歯車機構17をいわゆる直結状態にし、エンジン回転数を、前記回転数Ne9から回転数Ne10に増大させる。この状態でエンジンのトルク変動がない場合には、エンジントルクが増減されることなく変速機にそのまま伝達される。
When the engine is operated at a rotational speed Ne9 higher than the predetermined rotational speed Ne7, the clutch CL is engaged and the brake B is released. In this way, the
エンジンのトルク変動が伝達された場合には、弾性ダンパ23における入力側部材と出力側部材とが相対回転してコイルバネ24が伸縮する。このコイルバネ24の弾性力によってトルク変動の一部が低減される。また、前記トルク変動によって入力軸14と出力軸15との間に角加速度差が生じ、弾性ダンパ23は前記角加速度差に応じたねじれ角を生じる。これにより、リングギヤ19に対してキャリヤ21がねじれる。遊星歯車機構17の出力要素であるサンギヤ18の回転数を一定にするとすれば、キャリヤ21およびリングギヤ19の各回転数が、共線図上での上下方向に変化する。すなわちリングギヤ19に対してキャリヤ21が振動する。これを図16に共線図で示してある。この場合、キャリヤ21の慣性トルクIcとリングギヤ19の慣性トルクIrとは互いに打ち消し合うように作用し、これによって前記トルク変動の他の一部が低減される。このように、エンジン回転数が所定回転数Ne7より高くかつ共振回転数より低い場合には、図15に示すように、弾性ダンパ23および上記の各慣性トルクIc,Irによってトルク変動が低減される。また上記の切り替えを行うことにより、エンジン回転数を増大させることができるため、弾性ダンパ23および上記の各慣性トルクIs,Irによる制振効果vd4を向上できる。
When engine torque fluctuation is transmitted, the input side member and the output side member of the
なお、上記の弾性ダンパ23および上記の各慣性トルクIs,Irによる制振効果vd4は、図15に示すように、エンジン回転数の増大に伴って向上し、エンジン回転数が所定回転数Ne8の場合に最も大きくなる。すなわちピーク状態Pとなり、トルク変動の伝達率が最も小さくなる。また、エンジン回転数が所定回転数Ne8よりも高くなると、上述したリングギヤ19の慣性トルクIrの振動やキャリヤ21の慣性トルクIcの振動がエンジンのトルク変動よりも大きくなってしまい、それらの慣性トルクIr,Icに起因するトルク変動が生じる。そのため、上記の効果vd4は次第に低下し、ついには上述した弾性ダンパ23のみによる制振効果vd3と上記の制振効果vd4との大小が逆転する。それら制振効果vd3と制振効果vd4との交点を図15に符号「Y」で示してあり、その交点Yに対応するエンジン回転数が上述した所定回転数Ne7である。
As shown in FIG. 15, the vibration damping effect vd4 by the
また、弾性ダンパ23および各慣性トルクIr,Icによってトルク変動を低減している場合であって、現時点でのエンジン回転数が所定回転数Ne7よりも低下した場合には、遊星歯車機構5のギヤ比を「Lo」から「Hi」に切り替える。例えば、エンジンが回転数Ne11で運転されている場合に、クラッチCLを解放させかつブレーキBを係合させる。こうすることにより、遊星歯車機構17はいわゆる増速状態になり、エンジン回転数Ne11が回転数Ne12に低下させられる。弾性ダンパ11は、上記の低い回転数Ne12で作動させられ、弾性ダンパ23による制振効果vd3を向上できる。
Further, when the torque fluctuation is reduced by the
したがって、図12に示す構成の捩り振動低減装置13では、クラッチCLおよびブレーキBの係合・解放を切り替えることにより、振動減衰特性を容易に切り替えることができる。また、上記の切り替えの際に、遊星歯車機構5で差動作用を行うことによりエンジン回転数を増減できる。弾性ダンパ11のみを作動させてトルク変動を低減する場合には、エンジン回転数は低下させられ、弾性ダンパ11および各慣性トルクIs,Irとによってトルク変動を低減する場合には、エンジン回転数は増大させられる。つまり、切り替えた振動減衰特性に適した回転数領域を設定するため、高い制振効果を得ることができ、その結果、装着全体としての振動減衰性能を向上できる。
Therefore, in the torsional
なお、図12に示す構成の捩り振動低減装置13におけるシングルピニオン型の遊星歯車機構17に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いることもできる。その場合には、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるサンギヤに、捩り振動低減装置13の出力軸15を連結させる。ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるキャリヤに、クラッチCLを介してフライホイール16の出力側を選択的に連結させ、かつ、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部22を選択的に固定させる。またダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるリングギヤに、弾性ダンパ23を介してフライホイール16の出力側を連結させる。こうすることにより図12に示す構成の捩り振動低減装置13と同様の作用・効果を得ることができる。
Note that a double-pinion planetary gear mechanism can be used instead of the single-pinion
(第5具体例)
図17は、図12に示す構成の捩り振動低減装置の一部を変更した一例を示す図である。図17に示す例では、サンギヤ18は、クラッチCLを介してフライホイール16の出力側に選択的に連結され、また、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部22に選択的に固定されるように構成されている。リングギヤ19は、捩り振動低減装置13の出力軸15に連結され、キャリヤ21は、弾性ダンパ23を介してフライホイール16の出力側に連結されている。図17に示す構成の捩り振動低減装置は、図12に示す構成の捩り振動低減装置と同様に、クラッチCLおよびブレーキBの係合および解放を切り替えることにより、遊星歯車機構17のギヤ比および制振効果を変更できるように構成されている。それらの変更を成立させるためのクラッチCLおよびブレーキBの係合作動を係合表として図18に示してある。図18における「○」は係合を、「×」は解放をそれぞれ表している。なお、図17に示す例では、サンギヤ18がこの発明における第1回転要素に相当し、リングギヤ19がこの発明における第3回転要素に相当し、キャリヤ21がこの発明における第2回転要素に相当している。
(Fifth example)
FIG. 17 is a diagram showing an example in which a part of the torsional vibration reducing device having the configuration shown in FIG. 12 is changed. In the example shown in FIG. 17, the
図19は、図17に示す構成の遊星歯車機構17についての共線図である。クラッチCLを係合させ、ブレーキBを解放させた場合には、遊星歯車機構17におけるサンギヤ18およびキャリヤ21にエンジントルクが入力される。この状態でトルク変動が伝達されないとすれば、図19に符号「Lo」で示すように、遊星歯車機構17のサンギヤ18およびキャリヤ21が一体となって回転する。遊星歯車機構17はいわゆる直結状態になっているから、エンジントルクは増減されることなく変速機にそのまま伝達される。また、この状態でエンジンのトルク変動が伝達されたとすれば、弾性ダンパ23が作動しかつサンギヤ18とキャリヤ21とが相対回転する。図12に示す例と同様の原理により、キャリヤ21の慣性トルクIcとサンギヤ18の慣性トルクIsとは互いに打ち消し合うように作用し、その結果、トルク変動が低減される。さらに、クラッチCLを解放させ、ブレーキBを係合させた場合には、サンギヤ18が固定部22に固定される。遊星歯車機構17はいわゆる増速状態になり、図19に符号「Hi」で示すように、リングギヤ19はキャリヤ21より高い回転数で回転する。
FIG. 19 is a collinear diagram for the
このように、図17に示す構成の捩り振動低減装置1であっても、図12に示す構成の捩り振動低減装置1と同様に作用するため、図12に示す構成の捩り振動低減装置1と同様の効果を得ることができる。特に、図17に示す構成の捩り振動低減装置1では、上記の増速状態を設定する場合に、サンギヤ18を固定要素とし、キャリヤ21を入力要素とし、リングギヤ19を出力要素とする。そのため、弾性ダンパ17および各慣性トルクIs,Icとによってトルク変動を低減する状態から、弾性ダンパ17のみによってトルク変動を低減する状態に切り替える際に、図12に示す例よりエンジン回転数を低下させることができる。すなわち、より低い回転数領域で弾性ダンパ17のみを作動させることができ、その制振効果vd3を向上できる。これと同様の原理により、弾性ダンパ17のみによってトルク変動を低減する状態から、弾性ダンパ17および各慣性トルクIs,Icとによってトルク変動を低減する状態に切り替える際は、図12に示す例よりエンジン回転数を増大させることができる。そのため弾性ダンパ17および各慣性トルクIs,Icによる制振効果vd4をより向上できる。
As described above, even the torsional
なお、図17に示す構成の捩り振動低減装置13におけるシングルピニオン型の遊星歯車機構17に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構を用いることもできる。その場合には、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるサンギヤに、クラッチCLを介してフライホイール16の出力側を選択的に連結させ、かつ、ブレーキBを介してケーシングなどの固定部22を選択的に固定させる。ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるキャリヤに、捩り振動低減装置13の出力軸15を連結させ、ダブルピニオン型の遊星歯車機構におけるリングギヤに、弾性ダンパ23を介してフライホイール16の出力側を連結させる。こうすることにより図17に示す構成の捩り振動低減装置13と同様の作用・効果を得ることができる。
Note that a double pinion planetary gear mechanism may be used in place of the single pinion
1,13…振動低減装置、 2,14…入力軸、 3,15…出力軸、 5,17…遊星歯車機構、 6,18…サンギヤ、 7,19…リングギヤ、 8,20…ピニオンギヤ、 9,21…キャリヤ、 11,23…弾性ダンパ、 12,24…コイルバネ(弾性体)、 CL…クラッチ(第1係合装置)、 OWC…一方向クラッチ(第2係合装置)、 B…ブレーキ(第2係合装置)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記少なくとも3つの回転要素のうち第1回転要素を前記入力部材に選択的に連結する第1係合機構と、
前記第1回転要素を選択的に固定する第2係合機構とを備え、
前記少なくとも3つの回転要素のうち第2回転要素と前記入力部材との間に前記弾性ダンパが設けられ、
前記少なくとも3つの回転要素のうち第3回転要素に前記出力部材が連結され、
前記第1係合機構を係合させかつ前記第2係合機構を解放させることにより前記第1回転要素と前記第2回転要素とに前記入力部材からトルクを伝達する第1の伝動状態と、前記第1係合機構を解放させかつ前記第2係合機構を係合させることにより前記第1回転要素を固定した状態で前記第2回転要素に前記入力部材からトルクを伝達する第2の伝動状態とを設定するように構成されている
ことを特徴とする捩り振動低減装置。 The variation in torque transmitted from the input member to the output member is reduced by a differential mechanism that performs a differential action using at least three rotating elements and an elastic damper that has an elastic body for reducing the variation in torque. In the torsional vibration reduction device configured in
A first engagement mechanism for selectively connecting a first rotation element of the at least three rotation elements to the input member;
A second engagement mechanism for selectively fixing the first rotation element;
The elastic damper is provided between a second rotating element and the input member among the at least three rotating elements,
The output member is coupled to a third rotating element among the at least three rotating elements,
A first transmission state in which torque is transmitted from the input member to the first rotating element and the second rotating element by engaging the first engaging mechanism and releasing the second engaging mechanism; A second transmission that transmits torque from the input member to the second rotating element in a state where the first rotating element is fixed by releasing the first engaging mechanism and engaging the second engaging mechanism. A torsional vibration reduction device configured to set a state.
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