JP5234223B1 - 捩り振動減衰装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角を大きくして、弾性部材の低剛性化を図ることができ、捩り振動の減衰性能を向上させることができる。捩り振動減衰装置1が、内燃機関から回転トルクが伝達される一対のディスクプレート4、5と、ディスクプレート4、5に回転自在に取付けられた入力歯車9、10と、ディスクプレート4、5に対して相対回転自在に設けられ、入力歯車9、10に噛合する出力歯車13を備え、駆動伝達系の入力軸8がスプライン嵌合されるボス部材7と、一端部が入力歯車9に取付けられ、他端部が入力歯車10に取付けられたコイルスプリング14とを備え、入力歯車9が、入力歯車9の歯車ピン11から半径方向に離隔し、コイルスプリング14の一端部を支持するクランク部材15を有し、入力歯車10が、入力歯車10の歯車ピン12から半径方向に離隔し、コイルスプリング14の他端部を支持するクランク部材16を有している。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は、捩り振動減衰装置に関し、特に、第1の回転部材と第2の回転部材との間で捩り振動を減衰しつつ回転トルクを伝達するようにした捩り振動減衰装置に関する。
従来から内燃機関や電動モータ等の駆動源と車輪等とは、変速機等を有する駆動伝達系を介して連結されており、駆動源からの動力が駆動伝達系を介して車輪に伝達されるようになっている。ところが、駆動源に連結される駆動伝達系は、例えば、内燃機関のトルク変動による回転変動を起振源とした捩り振動によってこもり音やジャラ音が発生する。
ジャラ音とは、内燃機関のトルク変動による回転変動を起振源とした捩り振動によって変速歯車組の空転歯車対が衝突して生じるジャラジャラという異音のことである。また、こもり音とは、内燃機関のトルク変動を起振力とする駆動伝達系の捩り共振による振動によって車室内に発生する異音のことである。
従来から内燃機関や電動モータ等の駆動源と車輪等とを連結して駆動源からの回転トルクを伝達するとともに、駆動源と変速歯車組を有する駆動伝達系との間の捩り振動を減衰する捩り振動減衰装置が知られている。
この捩り振動減衰装置としては、例えば、変速機の入力軸に連結されるハブと、駆動源側のフライホイールに締結および解放されるクラッチディスクを有するディスクプレートと、ハブおよびディスクプレートを弾性的に連結し、ハブおよびディスクプレートの円周方向に等間隔に設けられた弾性部材とから構成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。
このような従来の捩り振動減衰装置にあっては、弾性部材がハブおよびディスクプレートの円周方向に等間隔に設けられた構成となっているため、ハブおよびディスクプレートの捩れ角を大きくすることができず、弾性部材の低剛性化を図ることが困難となる。
このため、捩り振動の減衰性能を向上させることができず、捩り振動減衰装置を内燃機関と駆動伝達系との間に介装した場合に、ジャラ音やこもり音を充分に減衰することができないという問題があった。
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角を大きくして、弾性部材の低剛性化を図ることができ、捩り振動の減衰性能を向上させることができる捩り振動減衰装置を提供することを目的とする。
本発明に係る捩り振動減衰装置は、上記目的を達成するため、第1の回転部材と、前記第1の回転部材に回転自在に取付けられた少なくとも1組以上の入力歯車対と、前記第1の回転部材に対して相対回転自在に設けられ、前記入力歯車対に噛合する出力歯車を有する第2の回転部材と、一端部が前記入力歯車対の一方の歯車に取付けられ、他端部が前記入力歯車対の他方の歯車に取付けられた弾性部材とを備え、前記入力歯車対の一方の歯車が、前記一方の歯車の回転中心軸から半径方向に離隔し、前記弾性部材の一端部を支持する第1の支持部を有し、前記入力歯車対の他方の歯車が、前記他方の歯車の回転中心軸から半径方向に離隔し、前記弾性部材の他端部を支持する第2の支持部を有するものから構成されている。
この捩り振動減衰装置は、第1の回転部材が弾性部材によって連結される入力歯車対を有し、この入力歯車対が出力歯車に噛合するので、第1の回転部材に回転トルクが伝達されると、第1の回転部材の回転によって入力歯車対が自転しながら出力歯車に対して公転する。
そして、弾性部材の一端部および他端部は、入力歯車対の一方および他方の歯車の回転中心軸から半径方向に離隔する第1の支持部および第2の支持部に取付けられているため、入力歯車対が回転すると、弾性部材が弾性変形する。
この弾性部材の変形による反力が入力歯車対の有効半径に作用することにより、入力歯車対の回転を阻止する方向に回転トルクが発生し、この回転トルクにより第1の回転部材から第2の回転部材に回転トルクが伝達される。
さらに、第1の回転部材および第2の回転部材が相対回転したときに弾性部材が弾性変形することにより、第1の回転部材および第2の回転部材の捩り振動を減衰することができる。
また、入力歯車対が自転しながら出力歯車の周囲を公転することにより弾性部材が弾性変形するので、第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角を広角化して、第1の回転部材と第2の回転部材の捩れ剛性を全体的に低剛性化することができ、捩り振動の減衰性能を向上させることができる。
なお、入力歯車対の有効半径とは、弾性部材の反力が入力歯車対に作用する半径のことである。この半径は、第1の支持部および第2の支持部が入力歯車対の一方および他方の歯車の回転中心軸を結んだ軸線からオフセットした状態において、第1の支持部および第2の支持部を結んだ直線と入力歯車対の一方および他方の歯車の回転中心軸とを結んだ直線のことである。
この直線は、第1の支持部および第2の支持部を結んだ直線に直交しているとともに、入力歯車対の一方の歯車の回転中心軸と第1の支持部とを結んだ直線および入力歯車対の他方の歯車の回転中心軸と第2の支持部とを結んだ直線に対して一定の角度を有している。
好ましくは、前記出力歯車が、前記入力歯車対に対して前記第1の回転部材の半径方向内方で前記入力歯車対に噛合し、前記出力歯車と前記入力歯車対のギヤ比が1に設定されるものから構成されてもよい。
この捩り振動減衰装置は、出力歯車と前記入力歯車対のギヤ比が1に設定されるので、入力歯車対が180°自転しながら出力歯車の周囲を公転する範囲において、第1の回転部材と第2の回転部材との間で回転トルクを伝達することができる。
このため、第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角を180°まで広角化することができ、第1の回転部材と第2の回転部材の捩れ剛性を全体的により一層低くすることができ、捩り振動の減衰性能をより一層向上させることができる。
好ましくは、捩り振動減衰装置は、前記第1の回転部材および前記第2の回転部材が相対回転していない中立位置にあるときに、前記第1の支持部および前記第2の支持部の回転中心軸が前記入力歯車対の一方および他方の歯車の回転中心軸を結んだ軸線と同一軸線上に位置し、前記中立位置から前記第1の回転部材が前記第2の回転部材に対して正側または負側に相対回転するに従って前記弾性部材が弾性変形するものから構成されてもよい。
この捩り振動減衰装置は、第1の回転部材および第2の回転部材が中立位置にあるときに、第1の支持部および第2の支持部の回転中心軸が入力歯車対の一方および他方の歯車の回転中心軸を結んだ軸線と同一線上に位置するので、弾性部材が弾性変形せず、弾性部材の反力が入力歯車対の有効半径に作用しない。
また、第1の回転部材および第2の回転部材が中立位置から捩れると、第1の支持部および第2の支持部が入力歯車対の一方および他方の回転中心軸を結んだ軸線からオフセットするので、弾性部材が弾性変形して弾性部材の反力が入力歯車対の有効半径に作用する。
このため、入力歯車対の回転を阻止する方向に回転トルクが発生し、この回転トルクにより第1の回転部材から第2の回転部材に回転トルクが伝達される。
好ましくは、捩り振動減衰装置は、前記第1の支持部および前記第2の支持部が、前記入力歯車対に回転自在に取付けられるものから構成されてもよい。
この捩り振動減衰装置は、弾性部材の一端部を支持する第1の支持部および弾性部材の他端部を支持する第2の支持部が入力歯車対に回転自在に取付けられるので、入力歯車対が自転して弾性部材が弾性変形したときに、弾性部材の弾性変形に追随して第1の支持部および第2の支持部が回転する。このため、弾性部材が軸線方向に対して折れ曲がるのを防止することができる。
好ましくは、捩り振動減衰装置は、前記第1の回転部材が、内燃機関の回転トルクが伝達されるプレート部材から構成され、前記第2の回転部材が、変速歯車組を有する駆動伝達系の入力軸が連結されるボス部材から構成されてもよい。
この捩り振動減衰装置は、第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角の範囲を広角化して弾性部材の低剛性化を図ることができるので、内燃機関のトルク変動による回転変動を起振源とした大きな捩り振動や、駆動伝達系の捩り共振を減衰して、変速歯車組の空転歯車対が衝突して生じるジャラ音や駆動伝達系の捩り共振によるこもり音の発生を抑制することができる。
本発明によれば、第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角を大きくして、弾性部材の低剛性化を図ることができ、捩り振動の減衰性能を向上させることができる捩り振動減衰装置を提供することができる。
以下、本発明に係る捩り振動減衰装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図1〜図8は、本発明に係る捩り振動減衰装置の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図1、図2において、捩り振動減衰装置1は、第1の回転部材2と、第1の回転部材2に対して同一軸線上に設けられ、第1の回転部材2に対して相対回転自在な第2の回転部材3とを備えている。
図1〜図8は、本発明に係る捩り振動減衰装置の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図1、図2において、捩り振動減衰装置1は、第1の回転部材2と、第1の回転部材2に対して同一軸線上に設けられ、第1の回転部材2に対して相対回転自在な第2の回転部材3とを備えている。
第1の回転部材2には駆動源である図示しない内燃機関からの回転トルクが入力されるようになっており、第2の回転部材3は、第1の回転部材2の回転トルクを図示しない駆動伝達系の変速機に伝達するようになっている。
第1の回転部材2は、ディスクプレート4、5およびクラッチディスク6を備えており、これらディスクプレート4、5およびクラッチディスク6は、プレート部材を構成している。
また、第2の回転部材3は、ボス部材7を備えており、このボス部材7の内周部にはスプライン7aが形成されている。このスプライン7aには駆動伝達系の変速歯車組を有する変速機の入力軸8がスプライン嵌合されるようになっており、ボス部材7は、入力軸8に対して軸方向に移動自在で、かつ相対回転不能に連結され、入力軸8と一体回転自在となっている。
ディスクプレート4、5は、ボス部材7の軸線方向両側に対向しており、ピン17によって連結されている。このため、ディスクプレート4、5は、一体回転自在となっている。
また、ディスクプレート4、5の半径方向内方には中心孔4a、5aが形成されており、この中心孔4a、5aは、ボス部材7の軸線方向に対向している。このため、入力軸8が中心孔4a、5aを通してボス部材7の内周部に挿通されることになる。
また、ディスクプレート4、5の半径方向内方には中心孔4a、5aが形成されており、この中心孔4a、5aは、ボス部材7の軸線方向に対向している。このため、入力軸8が中心孔4a、5aを通してボス部材7の内周部に挿通されることになる。
また、ディスクプレート5には入力歯車対としての入力歯車9、10が取付けられている。ディスクプレート5には歯車ピン11、12が固定されており(図4、図5参照)、この歯車ピン11、12にはボールベアリング21a、21bを介して入力歯車9、10が回転自在に取付けられている。
なお、入力歯車9、10は、転がり軸受であるボールベアリング21a、21bに代えて、滑り軸受によって歯車ピン11、12に回転自在に取付けてもよい。なお、本実施の形態の捩り振動減衰装置1は、入力歯車9、10からなる入力歯車対が2組設けられている。
ボス部材7の外周部には出力歯車13が設けられており、この出力歯車13には入力歯車9、10が噛合している。なお、出力歯車13は、ボス部材7に一体形成されていてもよく、ボス部材7の外周部に出力歯車13の内周部がスプライン嵌合されたものから構成されてもよい。本実施の形態の捩り振動減衰装置1は、ボス部材7および出力歯車13によって第2の回転部材3が構成されている。
また、各組の入力歯車9、10には第1の支持部としてのクランク部材15および第2の支持部としてのクランク部材16がそれぞれ設けられており、このクランク部材15、16にはクランクピン15a、16aが取付けられている。
このクランクピン15a、16aには滑り軸受からなるスラストベアリング22a、22bを介して入力歯車9、10が回転自在に取付けられている。なお、ベアリングとしては、スラストベアリング22a、22bに代えて、ボールベアリングを用いてもよい。
クランク部材15は、入力歯車9の回転中心軸である歯車ピン11に対して半径方向に離隔して設けられており、クランク部材16は、入力歯車10の回転中心軸である歯車ピン12に対して半径方向に離隔して設けられている。
クランク部材15には弾性部材としてのコイルスプリング14の一端部が嵌合しており、クランク部材16にはコイルスプリング14の他端部が嵌合している。
すなわち、コイルスプリング14の一端部は、入力歯車対の一方である入力歯車9の歯車ピン11から半径方向に離隔して取付けられており、他端部が入力歯車対の他方である入力歯車10の歯車ピン12から半径方向に離隔して設けられている。
本実施の形態では、クランク部材15が第1の支持部を構成するとともに、クランク部材16が第2の支持部を構成している。
また、ディスクプレート4、5とボス部材7とが捩れていない中立位置にあるときに、クランク部材15、16の回転中心軸であるクランクピン15a、16aは、歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo(図4参照)上に位置している。
また、ディスクプレート4、5とボス部材7とが捩れていない中立位置にあるときに、クランク部材15、16の回転中心軸であるクランクピン15a、16aは、歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo(図4参照)上に位置している。
図1に示すように、ディスクプレート4、5とボス部材7とが中立位置にある状態において、クランクピン15a、16aの位置は、コイルスプリング14が最大に伸張する状態となるように直線Lo上の外方に位置しており、このときにコイルスプリング14は、初期状態となる。
この状態から入力歯車9、10が回転すると、クランク部材15が半径方向外方または半径方向内方に移動するのに伴って、クランク部材16がクランク部材15の移動方向と逆側の半径方向内方または半径方向外方に移動するため、コイルスプリング14は、圧縮変形する。
また、出力歯車13は、入力歯車9、10に対してディスクプレート4、5の半径方向内方で入力歯車9、10に噛合しており、入力歯車9、10と出力歯車13とのピッチ円直径PCD(Pitch Circle Diameter)と歯数とは、それぞれ同一となっている。このため、入力歯車9、10と出力歯車13とのギヤ比は、1に設定されている。
また、クラッチディスク6は、ディスクプレート4、5の半径方向外方に設けられており、クッショニングプレート18および摩擦材19a、19bを備えている。クッショニングプレート18は、厚み方向に波打つリング状の部材から構成されており、ピン17によってディスクプレート4、5に連結されている。
摩擦材19a、19bは、クッショニングプレート18の両面にリベット20によって固定されており、この摩擦材19a、19bは、内燃機関のクランクシャフトに固定された図示しないフライホイールとフライホイールにボルト固定されたクラッチカバーのプレッシャプレートとの間に位置している。
そして、摩擦材19a、19bがプレッシャプレートに押圧されてフライホイールとプレッシャプレートに摩擦係合することで、内燃機関の回転トルクがディスクプレート4、5に入力される。
また、図示しないクラッチペダルが踏み込まれると、プレッシャプレートが摩擦材19a、19bを押圧するのを解除し、摩擦材19a、19bがフライホイールから離隔することで、内燃機関の回転トルクがディスクプレート4、5に入力されない。
次に、作用を説明する。
図3は、ディスクプレート4、5とボス部材7の捩れ特性を示す図であり、本実施の形態におけるディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角と、ボス部材7から出力される出力トルクとの関係を説明するグラフである。
図3は、ディスクプレート4、5とボス部材7の捩れ特性を示す図であり、本実施の形態におけるディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角と、ボス部材7から出力される出力トルクとの関係を説明するグラフである。
横軸は、ディスクプレート4、5に対するボス部材7の相対的な捩れ角であり、縦軸がボス部材7から出力される出力トルクである。
まず、本実施の形態の捩り振動減衰装置1の捩れ特性の求め方を図4に基づいて説明する。
例えば、入力歯車9、10および出力歯車13のPCDをdとしたときに、dを40mm、クランクピン15a、16aと歯車ピン11、12との離隔距離Sを10mm、コイルスプリング14のばね係数kを300N/mmとする。
例えば、入力歯車9、10および出力歯車13のPCDをdとしたときに、dを40mm、クランクピン15a、16aと歯車ピン11、12との離隔距離Sを10mm、コイルスプリング14のばね係数kを300N/mmとする。
クランクピン15a、16aの最大中心間の距離Lは、式(1)によって求められる。
ディスクプレート4、5とボス部材7との捩り角をa(deg)とすると、捩り角a時のクランクピン15a、16aの中心間の距離Laは、三平方の定理によって式(2)によって求められる。
コイルスプリング14の圧縮量dxは、式(3)によって求められる。
dx=L−La.........(3)
コイルスプリング14の圧縮力fは、式(4)によって求められる。
f=k×dx.........(4)
クランクピン15a、16aの間を斜辺とした直角三角形の底辺Lpは、式(5)によって求められる。
ディスクプレート4、5とボス部材7との捩り角をa(deg)とすると、捩り角a時のクランクピン15a、16aの中心間の距離Laは、三平方の定理によって式(2)によって求められる。
コイルスプリング14の圧縮量dxは、式(3)によって求められる。
dx=L−La.........(3)
コイルスプリング14の圧縮力fは、式(4)によって求められる。
f=k×dx.........(4)
クランクピン15a、16aの間を斜辺とした直角三角形の底辺Lpは、式(5)によって求められる。
なお、図4から明らかなように、トルク有効半径rは、コイルスプリング14の反力が入力歯車9、10に作用する半径のことである。
この半径、すなわち、有効半径rは、クランクピン15a、16aが入力歯車9、10の歯車ピン11、12を結んだ軸線Loからオフセットした状態において、クランクピン15a、16aを結んだ直線Laと入力歯車9、10の歯車ピン11、12とを結んだ直線であり、この直線は、クランクピン15a、16aを結んだ直線Laに直交しているとともに、入力歯車9、10の歯車ピン11、12とクランクピン15a、16aとを結んだ直線Sに対して、一定の角度θを有している。
なお、図4では、入力歯車10側の有効半径rは、図示していないが、入力歯車9と同一である。
入力歯車9、10の回転トルクTcは、式(7)によって求められる。
Tc=r×f/1000.........(7)
式(1)〜(7)により、出力歯車13に入力される回転トルクT(N/m)、すなわち、図3の捩れ特性は、入力歯車9、10を4個有するので、式(8)によって求められる。
T=4×Tc.........(8)
式(7)に示すように、入力歯車9、10の回転トルクTcは、入力歯車9、10に作用するコイルスプリング14の圧縮力のトルク有効半径rとコイルスプリング14の圧縮力によって決定される。
入力歯車9、10の回転トルクTcは、式(7)によって求められる。
Tc=r×f/1000.........(7)
式(1)〜(7)により、出力歯車13に入力される回転トルクT(N/m)、すなわち、図3の捩れ特性は、入力歯車9、10を4個有するので、式(8)によって求められる。
T=4×Tc.........(8)
式(7)に示すように、入力歯車9、10の回転トルクTcは、入力歯車9、10に作用するコイルスプリング14の圧縮力のトルク有効半径rとコイルスプリング14の圧縮力によって決定される。
図5〜図8は、ディスクプレート4、5が内燃機関の回転トルクを受けて図1の状態から時計回転方向(R1方向)に回転している状態を示し、説明の便宜上、ボス部材7がディスクプレート4、5に対して正側の時計回転方向(R1方向)および負側の時計回転方向(R2方向)に捩れるものとして説明を行う。
また、図5〜図8では、ディスクプレート4を取り外した状態を示しているが、ディスクプレート4は、ディスクプレート5と一体に動くため、図5〜図8の説明を行う場合には、ディスクプレート4も用いて説明を行う。
また、ディスクプレート4、5に対してボス部材7が正側に捩れるのは、車両の加速時である。
クラッチ接続時に、摩擦材19a、19bがプレッシャプレートに押圧されてフライホイールとプレッシャプレートに摩擦係合することで、内燃機関の回転トルクがディスクプレート4、5に入力される。
また、クラック解放時に摩擦材19a、19bがプレッシャプレートによる押圧が解除されてフライホイールから離隔することで、内燃機関の回転トルクがディスクプレート4、5に伝達されない。
本実施の形態の捩り振動減衰装置1は、クラッチ解放時のようにディスクプレート4、5とボス部材7との相対回転が小さい状態、すなわち、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角が0°付近の中立位置にある状態では、図1に示すように、クランクピン15a、16aが歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo(図4参照)上に位置しているこのため、入力歯車9、10に作用するコイルスプリング14の圧縮力の有効半径rは、0である。
このとき、コイルスプリング14が圧縮変形しないため、コイルスプリング14の反力がクランク部材15、16に作用しない。このため、入力歯車9、10に回転トルクが発生せず、ディスクプレート4、5から入力歯車9、10を介して出力歯車13に回転トルクが伝達されない。
一方、クラッチ接続状態において、内燃機関のトルク変動による回転変動が小さい場合には、ディスクプレート4、5とボス部材7と間の変動トルクが小さく、ディスクプレート4、5がボス部材7に対して正側の時計回転方向(R1方向)に相対回転する。
このとき、図5に示すように、ディスクプレート4、5がボス部材7に対してR1方向に捩れるのに伴って、出力歯車13に噛合する入力歯車9、10が矢印R3方向に自転しながら出力歯車13の周囲を公転する。
コイルスプリング14の両端部は、入力歯車9、10の歯車ピン11、12から半径方向に離隔するクランク部材15、16に取付けられており、入力歯車9、10が矢印R3方向に回転するに伴ってクランクピン15a、16aが歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo上からオフセットされる。
このとき、入力歯車9、10の回転に伴って、クランク部材15、16のクランクピン15a、16aの間隔が漸次小さくなるため、コイルスプリング14が圧縮変形する。
このとき、入力歯車9、10の回転に伴って、クランク部材15、16のクランクピン15a、16aの間隔が漸次小さくなるため、コイルスプリング14が圧縮変形する。
このコイルスプリング14の圧縮変形による反力が、入力歯車9、10の有効半径rに作用することにより、入力歯車9、10の回転を阻止する方向に回転トルクが発生し、この回転トルクによりディスクプレート4、5から入力歯車9、10および出力歯車13を介してボス部材7に回転トルクが伝達される。
また、内燃機関のトルク変動によってディスクプレート4、5がボス部材7に対して正側に捩れたときに、コイルスプリング14が弾性変形することにより、ディスクプレート4、5からボス部材7を介して駆動伝達系に内燃機関の動力を伝達しつつ、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩り振動を減衰する。
また、内燃機関のトルク変動による回転変動がさらに大きくなると、ディスクプレート4、5とボス部材7との間の変動トルクが大きくなり、ディスクプレート4、5がボス部材7に対して正側の時計回転方向(R1方向)にさらに相対回転する。
このとき、図6に示すように、ディスクプレート4、5がボス部材7に対してR1方向に捩れるのに伴って、出力歯車13に噛合する入力歯車9、10が矢印R3方向に自転しながら出力歯車13の周囲をさらに公転する。
このとき、入力歯車9、10の回転に伴って、クランク部材15、16のクランクピン15a、16aの間隔がさらに小さくなるため、コイルスプリング14がさらに圧縮変形する。
このコイルスプリング14の圧縮変形による反力が入力歯車9、10の有効半径rに作用することにより、入力歯車9、10の回転を阻止する方向に回転トルクが発生し、この回転トルクによりディスクプレート4、5から入力歯車9、10および出力歯車13を介してボス部材7に回転トルクが伝達される。
また、内燃機関のトルク変動によってディスクプレート4、5がボス部材7に対して正側に捩れたときに、コイルスプリング14が弾性変形することにより、ディスクプレート4、5からボス部材7を介して駆動伝達系に内燃機関の動力を伝達しつつ、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩り振動を減衰する。
次いで、内燃機関のトルク変動による回転変動がさらに大きくなると、ディスクプレート4、5とボス部材7との間の変動トルクが大きくなり、ディスクプレート4、5がボス部材7に対して正側の時計回転方向(R1方向)にさらに相対回転する。
本実施の形態では、入力歯車9、10と出力歯車13とのギヤ比が1に設定されており、中立位置においてクランクピン15a、16aが歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo上の外方に位置している。
このため、ディスクプレート4、5がボス部材7に対してR1方向に捩れるのに伴って、出力歯車13に噛合する入力歯車9、10が矢印R3方向に自転しながら出力歯車13の周囲を公転すると、入力歯車9、10の回転角度が中立位置から180°となったときにディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角が180°となる。
このとき、図7に示すように、クランクピン15a、16aが歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo上でかつ、軸線Lo上の内方に位置する。この状態では、入力歯車9、10に作用するコイルスプリング14の圧縮力の有効半径rが0になるため、入力歯車9、10に回転トルクが発生しない。このため、ディスクプレート4、5に内燃機関から過大なトルクが入力した場合には、入力歯車9、10が回転してクランク部材15、16の間隔に漸次大きくなり、クランク部材15、16がコイルスプリング14に付勢されることで入力歯車9、10が回転する。
このため、コイルスプリング14が入力歯車9、10の回転によってさらに伸張されて、コイルスプリング14からクランク部材15、16に作用する反力が過度に大きくなるのを防止することができ、入力歯車9、10の回転がロックされてしまうのを防止することができる。すなわち、車両の加速時に入力歯車9、10をトルクリミッタとして機能させることができる。
この結果、車両の加速時にディスクプレート4、5からボス部材7に過大なトルクが伝達されてしまうのを防止して、駆動伝達系の変速歯車組を保護することができる。
なお、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角が大きくなると、コイルスプリング14の圧縮によるて反力が大きくなるのに、図3に示すように、ディスクプレート4、5からボス部材7に入力される回転トルクが、捩れ角が約120°を境に小さくなるのは、式(7)から明らかなように、入力歯車9、10に作用するコイルスプリング14の圧縮力の有効半径rが小さくなるためである。
このように入力歯車9、10の回転トルクは、入力歯車9、10に作用するコイルスプリング14の圧縮力の有効半径rとコイルスプリング14の圧縮力によって決定され、この入力歯車9、10の回転トルクによってディスクプレート4、5からボス部材7に伝達される回転トルクが決定される。
一方、車両の減速時には、内燃機関の駆動トルクが小さくなり、エンジンブレーキが発生するため、駆動伝達系の入力軸8からボス部材7に回転トルクが入力されることになる。減速時に内燃機関のトルク変動による回転変動が発生すると、ディスクプレート4、5がボス部材7に対して相対的に負側(R2方向)に捩れることになる。
このとき、図8に示すように、ディスクプレート4、5がボス部材7に対してR2方向に捩れるのに伴って、出力歯車13に噛合する入力歯車9、10が矢印R4方向に自転しながら出力歯車13の周囲を公転する。
コイルスプリング14の両端部は、入力歯車9、10の歯車ピン11、12から半径方向に離隔するクランク部材15、16に取付けられており、入力歯車9、10が矢印R4方向に回転するに伴ってクランクピン15a、16aが歯車ピン11、12を結んだ軸線Lo上からオフセットされる。
このとき、入力歯車9、10の回転に伴って、クランク部材15、16の間隔に漸次小さくなるため、コイルスプリング14が圧縮変形する。
このコイルスプリング14の圧縮変形による反力がクランク部材15、16に作用することにより、入力歯車9、10の回転を阻止する方向に回転トルクが発生し、この回転トルクによりディスクプレート4、5から入力歯車9、10および出力歯車13を介してボス部材7に回転トルクが伝達される。
また、内燃機関のトルク変動によってディスクプレート4、5がボス部材7に対して負側に捩れたときに、コイルスプリング14が弾性変形することにより、ディスクプレート4、5からボス部材7を介して駆動伝達系に内燃機関の動力を伝達しつつ、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩り振動を減衰する。
このように本実施の形態では、捩り振動減衰装置1が、内燃機関から回転トルクが伝達される一対のディスクプレート4、5と、ディスクプレート4、5に回転自在に取付けられた入力歯車9、10と、ディスクプレート4、5に対して相対回転自在に設けられるとともに、入力歯車9、10に噛合する出力歯車13を有し、駆動伝達系の入力軸8がスプライン嵌合されるボス部材7と、一端部が入力歯車9に取付けられ、他端部が入力歯車10に取付けられたコイルスプリング14とを備えている。
そして、この捩り振動減衰装置1は、入力歯車9が、入力歯車9の歯車ピン11から半径方向に離隔し、コイルスプリング14の一端部を支持するクランク部材15を有し、入力歯車10が、入力歯車10の歯車ピン12から半径方向に離隔し、コイルスプリング14の他端部を支持するクランク部材16を有している。
このため、入力歯車9、10が自転しながら出力歯車13の周囲を公転することによりコイルスプリング14を弾性変形させているので、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角を広角化することができる。このため、ディスクプレート4、5とボス部材7の捩れ剛性を全体的に低剛性化することができ、捩り振動の減衰性能を向上させることができる。
特に、本実施の形態の捩り振動減衰装置1は、入力歯車9、10が出力歯車13に対してディスクプレート4、5の半径方向内方で入力歯車9、10に噛合し、出力歯車13と入力歯車9、10とのギヤ比が1を設定している。
このため、入力歯車9、10が180°自転しながら出力歯車13の周囲を公転する範囲において、ディスクプレート4、5とボス部材7との間で回転トルクを伝達することができる。
このため、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ角を180°まで広角化することができ、ディスクプレート4、5とボス部材7との捩れ剛性を全体的により一層低くすることができ、捩り振動の減衰性能をより一層向上させることができる。
このため、内燃機関のトルク変動による回転変動を起振源とした大きな捩り振動や、駆動伝達系の捩り共振を減衰して、変速歯車組の空転歯車対が衝突して生じるジャラ音や駆動伝達系の捩り共振によるこもり音の発生を抑制することができる。
また、本実施の形態の捩り振動減衰装置1は、ディスクプレート4、5およびボス部材7が中立位置にあるときに、クランク部材15、16のクランクピン15a、16aが入力歯車9、10の歯車ピン11、12を結んだ軸線Loと同一軸線上に位置し、中立位置からディスクプレート4、5がボス部材7に対して正側または負側に相対回転するに従ってコイルスプリング14が弾性変形するよう構成した。
このため、ディスクプレート4、5およびボス部材7が中立位置にあるときに、クランク部材15、16のクランクピン15a、16aが入力歯車9、10の歯車ピン11、12を結んだ軸線Loと同一線上に位置するので、コイルスプリング14が弾性変形せず、コイルスプリング14の反力が入力歯車9、10の有効半径に作用しない。
また、ディスクプレート4、5およびボス部材7が中立位置から捩れると、クランク部材15、16のクランクピン15a、16aが入力歯車9、10の歯車ピン11、12を結んだ軸線Loからオフセットするので、コイルスプリング14が弾性変形してコイルスプリング14の反力が入力歯車9、10入力歯車対の有効半径に作用させることができる。
このため、入力歯車9、10の回転を阻止する方向に回転トルクが発生し、この回転トルクによりディスクプレート4、5からボス部材7に回転トルクを伝達させることができる。
また、本実施の形態の捩り振動減衰装置1は、コイルスプリング14の両端部を入力歯車9、10に支持するクランク部材15、16を有し、このクランク部材15、16が入力歯車9、10に回転自在に取付けられている。
このため、入力歯車9、10が自転してコイルスプリング14が弾性変形したときに、コイルスプリング14の弾性変形に追随してクランク部材15、16を回転させることができる。このため、コイルスプリング14が軸線方向に対して折れ曲がるのを防止することができる。
なお、上記各実施の形態の捩り振動減衰装置1にあっては、捩り振動減衰装置1を車両の内燃機関と変速機を有する駆動伝達系との間に介装するようにしているが、これに限らず、車両等の駆動伝達系に設けられる捩り振動減衰装置であれば何でもよい。
例えば、ハイブリッド車両にあっては、捩り振動減衰装置1を、内燃機関の出力軸と、電動機と車輪側出力軸とに動力を分割する動力分割機構との間に介装されるハイブリッドダンパ等に適用してもよい。
また、捩り振動減衰装置1を、トルクコンバータのロックアップクラッチ装置と変速歯車組の間に介装されるロックアップダンパ等に適用してもよい。
また、捩り振動減衰装置1を、ディファレンシャルケースとディファレンシャルケースの外周部に設けられたリングギヤとの間に設けてもよい。
また、捩り振動減衰装置1を、ディファレンシャルケースとディファレンシャルケースの外周部に設けられたリングギヤとの間に設けてもよい。
以上のように、本発明に係る捩り振動減衰装置は、第1の回転部材と第2の回転部材との捩れ角を大きくして、弾性部材の低剛性化を図ることができ、捩り振動の減衰性能を向上させることができるという効果を有し、第1の回転部材と第2の回転部材との間で捩れ振動を減衰しつつ回転トルクを伝達するようにした捩り振動減衰装置等として有用である。
1 捩り振動減衰装置
2 第1の回転部材
3 第2の回転部材
4、5 ディスクプレート(第1の回転部材、プレート部材)
6 クラッチディスク(第1の回転部材、プレート部材)
7 ボス部材(第2の回転部材)
8 入力軸
9、10 入力歯車(入力歯車対)
11、12 歯車ピン(入力歯車対の回転中心軸)
12 歯車ピン
13 出力歯車(第2の回転部材)
14 コイルスプリング(弾性部材)
15 クランク部材(第1の支持部)
16 クランク部材(第2の支持部)
15a クランクピン(第1の支持部の回転中心軸)
16a クランクピン(第2の支持部の回転中心軸)
2 第1の回転部材
3 第2の回転部材
4、5 ディスクプレート(第1の回転部材、プレート部材)
6 クラッチディスク(第1の回転部材、プレート部材)
7 ボス部材(第2の回転部材)
8 入力軸
9、10 入力歯車(入力歯車対)
11、12 歯車ピン(入力歯車対の回転中心軸)
12 歯車ピン
13 出力歯車(第2の回転部材)
14 コイルスプリング(弾性部材)
15 クランク部材(第1の支持部)
16 クランク部材(第2の支持部)
15a クランクピン(第1の支持部の回転中心軸)
16a クランクピン(第2の支持部の回転中心軸)
Claims (5)
- 第1の回転部材と、前記第1の回転部材に回転自在に取付けられた少なくとも1組以上の入力歯車対と、前記第1の回転部材に対して相対回転自在に設けられ、前記入力歯車対に噛合する出力歯車を有する第2の回転部材と、一端部が前記入力歯車対の一方の歯車に取付けられ、他端部が前記入力歯車対の他方の歯車に取付けられた弾性部材とを備え、
前記入力歯車対の一方の歯車が、前記一方の歯車の回転中心軸から半径方向に離隔し、前記弾性部材の一端部を支持する第1の支持部を有し、前記入力歯車対の他方の歯車が、前記他方の歯車の回転中心軸から半径方向に離隔し、前記弾性部材の他端部を支持する第2の支持部を有することを特徴とする捩り振動減衰装置。 - 前記出力歯車が、前記入力歯車対に対して前記第1の回転部材の半径方向内方で前記入力歯車対に噛合し、前記出力歯車と前記入力歯車対のギヤ比が1に設定さ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。
- 前記第1の回転部材および前記第2の回転部材が相対回転していない中立位置にあるときに、前記第1の支持部および前記第2の支持部の回転中心軸が前記入力歯車対の一方および他方の歯車の回転中心軸を結んだ軸線と同一軸線上に位置し、
前記中立位置から前記第1の回転部材が前記第2の回転部材に対して正側または負側に相対回転するに従って前記弾性部材が弾性変形することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の捩り振動減衰装置。 - 前記第1の支持部および前記第2の支持部が、前記入力歯車対に回転自在に取付けられることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1の請求項に記載の捩り振動減衰装置。
- 前記第1の回転部材が、内燃機関の回転トルクが伝達されるプレート部材から構成され、前記第2の回転部材が、変速歯車組を有する駆動伝達系の入力軸が連結されるボス部材から構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1の請求項に記載の捩り振動減衰装置。
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