JP2016169852A - 捩り振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星回転機構におけるいずれか一つの回転要素を制振のための慣性質量体とし、その慣性質量体をベアリングによって回転可能に支持するとともに、装置の全体しての構成の大型化を回避もしくは抑制する。
【解決手段】三つの回転要素のうちのリングギヤ３がトルクが入力される入力要素とされ、キャリア５がトルクを出力する出力要素とされ、サンギヤ２が慣性質量体とされ、さらにリングギヤ３とキャリア５とが所定角度相対回転できるようにばねダンパ６を介して連結された捩り振動低減装置１であって、前記ばねダンパ６は、前記相対回転の方向に所定の間隔をあけて複数配置されたコイルバネ６ａを有し、これらのコイルバネ６ａ同士の間に前記サンギヤ２を回転可能に支持するベアリング９が配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、入力されたトルクの振動を、その振動に伴って生じる慣性トルクによって低減させるように構成された振動低減装置に関するものである。

特許文献１には、遊星歯車機構におけるサンギヤを入力要素とし、キャリアもしくはリングギヤを出力要素とした捩り振動緩衝装置が記載されている。そのサンギヤには第１のはずみ質量体が連結され、出力要素とされるキャリアもしくはリングギヤには第２のはずみ質量体が連結されている。そして、サンギヤとキャリアとリングギヤとのいずれか二つの回転要素の間に、それらの回転要素の相対回転を可能にするとともに相対回転させるトルクに対抗する弾性力を生じるばね装置が設けられている。

特許文献２には、慣性質量体に接続する遊星歯車要素をベアリングにより支持する捩り振動の制振装置および制振方法について記載されている。

特開平９−１９６１２２号公報 特開平９−０１４３５０号公報

特許文献１に記載されている回転要素のうちはずみ質量体とされる回転要素は、トルクの振動によって他の回転要素に対して相対回転する。したがって、はずみ質量体と他の回転要素とは同軸上に指示されている必要があるが、特許文献１には、はずみ質量体を回転可能に支持する構成が開示されていない。一方、特許文献２には、遊星歯車要素をベアリングによって回転可能に支持する構成が記載されている。この特許文献２に記載された構成を特許文献１に記載された装置に適用することが考えられる。しかしながら、例えば特許文献１に記載されているリングギヤをはずみ質量体としてベアリングによって支持するとした場合、ベアリングをリングギヤの外周側に嵌合させることになるので、大径のベアリングが必要になってコストの増大要因となり、また外径の制約がある場合にはリングギヤの外径を小さくすることになるので、慣性質量が小さくなってしまう可能性がある。また、リングギヤをその外周側に配置したベアリングによって回転可能に支持し、かつサンギヤをはずみ質量体とする場合、サンギヤのためのスペースが制約されるので、その慣性質量が減少して制振性能が不十分となる可能性がある。さらに、遊星機構の内周側にベアリングを配置するとした場合、サンギヤの径やサンギヤに連結される軸の径を維持するためにベアリングをサンギヤに対して軸線方向に並べて配置することになる。そのために、装置の全体としての軸長が増大してしまう可能性がある。

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って、遊星回転機構におけるいずれか一つの回転要素を制振のための慣性質量体とし、その慣性質量体をベアリングによって回転可能に支持するとともに、装置の全体しての構成の大型化を回避もしくは抑制することの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。

上記の目的を達成するため、この発明は、中心回転要素と前記中心回転要素に対して同心円上に配置されたリング回転要素と、前記中心回転要素の外周部と前記リング回転要素との内周部との間に配置された前記中心回転要素と前記リング回転要素とが相対回転することにより自転かつ公転する複数の遊星回転要素を保持しているキャリア回転要素とによって差動作用を行う遊星回転機構を有し、これらの三つの回転要素のうちの第１の回転要素がトルクが入力される入力要素とされ、第２の回転要素がトルクを出力する出力要素とされ、第３の回転要素が慣性質量体とされ、さらに第１の回転要素と第２の回転要素とが所定角度相対回転できるように弾性体を介して連結された捩り振動低減装置であって、前記弾性体は、前記相対回転の方向に所定の間隔をあけて複数配置され、これらの弾性体の間に、前記第３の回転要素を回転可能に支持するベアリングが配置されていることを特徴としている。

この発明によれば、入力要素に伝達されるトルクが振動すると、入力要素と出力要素とが弾性体を介して連結されているので、これら入力要素と出力要素との間で相対回転が生じる。遊星回転機構は、上述した三つの回転要素によって差動作用を行うように構成されているから、入力要素と出力要素との間に相対回転が生じると、更に他の回転要素が回転する。そして前記第３の回転要素がそれ自体の質量と加速度とに応じた慣性力を発生し、その慣性力が前記トルクの振動に対する抵抗力として作用する。慣性質量体として機能する第３の回転要素を回転可能に支持しているベアリングは、相対回転方向に所定の間隔をあけて配置された複数の弾性体の間に配置されているから、ベアリングのために軸線方向あるいは半径方向の新たなスペースを設ける必要がなく、そのため軸長や外径などを増大させる要因がないので装置の全体としての構成の大型化を回避もしくは抑制することができる。

この発明に係る捩り振動低減装置の一例を示す正面図である。 図１に示す捩り振動低減装置を動力伝達経路に組み込んだ状態を示す図であって、図１のII-II線に沿う断面図である。 この発明に係る捩り振動低減装置の他の例を示す正面図である。 図３に示す捩り振動低減装置を動力伝達経路に組み込んだ状態を示す図であって、図３のIV-IV線に沿う断面図である。

つぎにこの発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は遊星回転機構を主体として構成した捩り振動低減装置１の一例である。この捩り振動低減装置１を構成する遊星回転機構は具体的には遊星歯車機構や遊星ローラ機構であり、中心回転要素２と、その中心回転要素２に対して同心円上に配置されたリング回転要素３と、前記中心回転要素２の外周部と前記リング回転要素３の内周部との間に配置され前記中心回転要素２と前記リング回転要素３とが相対回転することにより自転かつ公転する複数の遊星回転要素４を保持しているキャリア回転要素５とを有し、これらの回転要素によって差動作用を行うように構成されている。遊星歯車機構の場合には、中心回転要素２がサンギヤであって、外周面に歯が形成されている外歯歯車であり、リング回転要素３は内歯歯車であるリングギヤによって構成され、遊星回転要素４はピニオンギヤによって構成され、キャリア回転要素５はキャリアによって構成される。ローラ機構の場合には、遊星回転要素４は円筒状もしくは円柱状のピニオンローラによって構成され、外周面が転動面とされた前記中心回転要素２とされるサンローラと、内周面が転動面とされた前記リング回転要素３とされるリングローラとの間にピニオンローラが挟み込まれ、そのピニオンローラが前記キャリア回転要素５とされるキャリアによって保持される。

以下、遊星歯車機構によって捩り振動低減装置１を構成した例について説明する。図２は図１に示す捩り振動低減装置１を所定の動力伝達経路に組み込んだ状態を示すII-II断面図である。図２の例では、リング回転要素であるリングギヤ３が入力要素とされ、キャリア回転要素であるキャリア５が出力要素とされており、これらリングギヤ３とキャリア５とが、この発明の実施形態における弾性体に相当するばねダンパ６を介して連結されている。

また前記ばねダンパ６はリングギヤ３とキャリア５とが相対回転する方向に所定の間隔をあけて複数配置されたコイルバネ６ａを有している。そして、中心回転要素であるサンギヤ２はリングギヤ３とキャリア５との間に相対回転が生じた場合に回転する慣性質量体となっている。さらにそのサンギヤ２を回転可能に支持するベアリング９が前記コイルバネ６ａ同士の間に配置されている。このベアリング９はガイドベアリングであって、ガイドローラ、ガイドメタルなどに置き換えられる。

そして入力要素であるリングギヤ３に駆動力源７が連結され、出力要素であるキャリア５に駆動対象部８が連結されている。その駆動力源７は例えば内燃機関であり、リングギヤ３やキャリア５に伝達されるトルクは振動する。また、駆動対象部８は例えば変速機である。

つぎにこの発明に係る捩り振動低減装置１の作用について説明する。図１および図２に示す捩り振動低減装置１を構成する遊星歯車機構は、中心回転要素であるサンギヤ２を慣性質量体としている。リングギヤ３に駆動力源７からトルクが伝達される場合、キャリア５には駆動対象部８を回転させるためのトルクが反力として作用する。それに伴って、ばねダンパ６にはコイルバネ６ａを圧縮する荷重が掛かり、その荷重に応じた変位が生じるので、リングギヤ３とキャリア５とが所定の角度相対回転する。すなわち、リングギヤ３とキャリア５とは、ばねダンパ６の構成によって決まる所定の角度の範囲で相対回転可能であり、その相対回転を生じさせるトルクに対してばねダンパ６の弾性力が反力として作用する。またサンギヤ２がリングギヤ３とキャリア５との相対回転角度に応じた角度回転する。

リングギヤ３に伝達するトルクが振動すると、上述したようにばねダンパ６に掛かる圧縮力（捩り力）が変化するので、リングギヤ３とキャリア５との間に相対回転が生じる。その相対回転はトルクの振動による回転であるから、回転角度はばねダンパ６におけるばね定数や入力されるトルクの振幅などに応じる角度になる。そして、サンギヤ２も上述したようにリングギヤ３とキャリア５との間に相対回転が生じた場合に回転し、相対回転角度に応じた角度回転する。すなわち、サンギヤ２がそれ自体の質量と加速度とに応じた慣性力を発生し、その慣性力が前記トルクの振動に対する抵抗力として作用する。そのような回転によってサンギヤ２は慣性トルクを発生し、その慣性トルクは慣性モーメントと加速度とに応じたトルクになる。

慣性質量体として作用するサンギヤ２は、上述したように、コイルバネ６ａ同士の間に配置された複数のベアリング９によって支持されており、したがって入力トルクの振動に起因するリングギヤ３とキャリヤ５との相対回転によって滑らかに回転する。サンギヤ２をこのように支持しているベアリング９は、複数個設けられているから、それぞれは外径の小さい小型のものであり、しかも、コイルバネ６ａ同士の間のスペースを有効に利用して配置されている。したがって、上述した構成によれば、慣性質量体を回転可能に支持するベアリング９を設けているとしても、そのベアリング９が装置全体の大型化の要因にはならない。そのため、この発明によれば、振動減衰特性に優れ、しかも小型で低廉な捩り振動低減装置を得ることができる。

つぎにこの発明の他の実施の形態について説明する。この発明に係る捩り振動低減装置１は、三つの回転要素によって差動作用を行う遊星回転機構を有し、これらの三つの回転要素のうちの第１の回転要素が入力要素、第２の回転要素が出力要素、第３の回転要素が慣性質量体となってればよい。したがって慣性質量体はサンギヤ２以外の回転要素であってもよい。以下にリング回転要素であるリングギヤ３を慣性質量体とした捩り振動低減装置１について説明する。

図３および図４に示す例は、ばねダンパ６をリングギヤ３の外周側に配置した例であり、したがってサンギヤ２が入力要素、キャリヤ５が出力要素とされている。他の構成は、図１に示す構成と同様であるから、図３および図４には、図１および図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

捩り振動低減装置１を図３に示すように構成した場合にはリングギヤ３が振動減衰のための慣性質量体として機能する。したがって図３に示す遊星歯車機構を主体として構成した捩り振動低減装置１を動力伝達装置に組み込む場合、図４に示すように構成することになる。すなわち、図４に示すように、サンギヤ２が駆動力源７と連結されて入力要素となり、キャリア５が駆動対象部８と連結されて出力要素となる。またこれらサンギヤ２とキャリア５との間にばねダンパ６が配置される。そして上述した図１の実施形態と同様に、慣性質量体（本実施形態ではリングギヤ３）の支持要素であるベアリング９をコイルバネ６ａ同士の間に配置する。

図３および図４に示すように構成した場合であっても、上述した図１に示す実施形態１と同様の作用および効果を得られる。すなわち、慣性質量体を配置する空間が減少しないので、制振性能の低下の抑制もしくは回避することができる。また小径のベアリング９を使用できることにより低コスト化を図ることができる。さらに捩り振動低減装置１の全体としての軸長を低減できる。またいずれの実施形態であっても動力伝達機構への搭載が良好であり、制振性能の低下の抑制もしくは回避することができる。

１…捩り振動低減装置、 ２…中心回転要素（サンギヤ）、 ３…リング回転要素（サンギヤ）、 ４…遊星回転要素（ピニオンギヤ）、 ５…キャリヤ回転要素（キャリヤ）、 ６…ダンパばね、 ６ａ…コイルバネ、 ７…駆動力源、 ８…駆動対象部、 ９…ベアリング。

Claims (1)

1. 中心回転要素と前記中心回転要素に対して同心円上に配置されたリング回転要素と、前記中心回転要素の外周部と前記リング回転要素との内周部との間に配置された前記中心回転要素と前記リング回転要素とが相対回転することにより自転かつ公転する複数の遊星回転要素を保持しているキャリア回転要素とによって差動作用を行う遊星回転機構を有し、これらの三つの回転要素のうちの第１の回転要素がトルクが入力される入力要素とされ、第２の回転要素がトルクを出力する出力要素とされ、第３の回転要素が慣性質量体とされ、さらに第１の回転要素と第２の回転要素とが所定角度相対回転できるように弾性体を介して連結された捩り振動低減装置であって、
   前記弾性体は、前記相対回転の方向に所定の間隔をあけて複数配置され、これらの弾性体の間に、前記第３の回転要素を回転可能に支持するベアリングが配置されていることを特徴とする捩り振動低減装置。

Images